SHEAR-WARP算法的改進(jìn).pdf

1、本文主要基于CT醫(yī)學(xué)斷層數(shù)據(jù)來研究三維體繪制算法。三維體繪制算法是直接將體數(shù)據(jù)按一定的采樣和映射規(guī)則合成，生成的圖像具有更豐富的表現(xiàn)力。三維體繪制算法是當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像、CAD/CAM造型、工業(yè)設(shè)計(jì)、資源探測(cè)、虛擬現(xiàn)實(shí)等信息可視化領(lǐng)域。因此對(duì)三維可視化的研究，具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。 Shear-Warp算法是被認(rèn)為基于軟件加速的最快的體繪制算法。本文主要對(duì)Shear-Warp算法的繪制質(zhì)量和繪制速

2、度兩方面進(jìn)行了深入的研究和探討。 在繪制圖像質(zhì)量方面，Shear-Warp算法為了取得較快的繪制速度而犧牲了圖像質(zhì)量。當(dāng)用Shear-Warp算法進(jìn)行繪制圖像時(shí)，視線角度過大會(huì)使繪制生成的圖像出現(xiàn)明顯的波紋失真現(xiàn)象。主要原因是由于在重采樣的過程中采樣距離過大，違背了Nyquist采樣定理，使得利用重采樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)無法恢復(fù)原來的數(shù)據(jù)信息。針對(duì)這個(gè)缺點(diǎn)，本文提出了一種消除Shear-Warp算法中波紋失真現(xiàn)象的新方法：基于插值逼近原理

3、，先利用沿著主視方向相鄰的四個(gè)原始采樣點(diǎn)構(gòu)造二次曲線；然后在構(gòu)造的二次曲線上獲得新采樣點(diǎn)，再將新采樣點(diǎn)添加相鄰兩層體切片之間來提高采樣精度，達(dá)到消除波紋失真的目的。文中給出了加層原理、具體實(shí)現(xiàn)算法以及算法復(fù)雜度的分析。當(dāng)然，在采用該方法改善繪制圖像質(zhì)量的同時(shí)，會(huì)影響到算法的繪制速度和消耗的空間。如何取得整體效果最佳的改進(jìn)方法是以后要繼續(xù)研究的問題。 在繪制速度方面，Shear-Warp算法是最快的基于軟件的體繪制算法，它對(duì)數(shù)據(jù)場(chǎng)

4、和生成的圖像采用一種巧妙的編碼方式，在繪制的過程中，同時(shí)遍歷數(shù)據(jù)場(chǎng)和圖像，跳過數(shù)據(jù)場(chǎng)中透明的體素和圖像中不透明的區(qū)域。這樣大大加快了繪制速度。Shear-Warp是在單核CPU基礎(chǔ)上，完全基于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)算法的一種改進(jìn)，與硬件完全無關(guān)。但是最近幾年，隨著多核CPU的普及，多核CPU在多任務(wù)處理和并行計(jì)算上體現(xiàn)出單核處理器無法比擬的優(yōu)勢(shì)，多核CPU逐漸取代單核CPU成為桌面和移動(dòng)計(jì)算機(jī)的主流配置。因此針對(duì)多核CPU對(duì)體繪制算法進(jìn)行速度優(yōu)化十