摘要：为了解决球形域上高度场可视化的难题,设计了一个快速的光线投射球形高度场可视化渲染系统.其主要贡献包括:光线在曲线表面行进的正确数学模型;在球形表面进行光线投射的一组精确的解析解;在多个流形空间平行迭代的光线投射算法——平行流形空间光线投射算法;一种使用缓存于GPU上的同一网格来渲染所有四叉树节点的技巧.实验结果表明,该系统不仅高效而且可以获得很高的图像质量.

摘要：为了快速、高质量地绘制直线网格,提出B样条混合滤波方法,实现加速网格,并将其应用到直线网格GPU光线投射.证明了三次B样条基函数导数的符号性质,进而证明用快速三次滤波方法(S&H方法)计算非均匀B样条函数的导数会出现误差.据此,在光线积分计算中,如果条件允许,采用S&H方法;否则采用基于B样条基本公式的滤波方法.另外,证明三次B样条函数导数的范围,以实现梯度量调制和加速网格;在光线积分计算中,利用梯度量调制表现物质的分界面;利用加速网格,跳过无效积分步,加快绘制速度.实验结果表明,采用混合滤波的直线网格GPU光线投射方法能消除S&H方法导致的走样现象;与基于B样条基本公式的绘制方法相比,该方法更快;如果模拟或测量的物体本身是光滑的,该方法能快速反映其真实特征.

摘要：将传统的光线投射体绘制算法在具有可编程管线的图形处理器(GPU)上重新实现.首先将体数据作为三维纹理保存在显存中,然后通过编写顶点程序和片段程序将光线进入点/离开点计算和光线遍历的计算移入GPU中执行,最后根据不同的采样点颜色混合公式实现不同的绘制效果.文中算法仅需绘制一个四边形即可完成三维重建.实验结果表明:在进行光照效果的重建时,该算法能够达到实时交互的绘制要求,并能实现半透明等复杂绘制效果.

摘要：为了提高体绘制的速度,充分利用了GPU的可编程性和并行计算能力,在兼容着色模式3.0的图形卡上实现了光线投射算法,并通过对可视化工具包VTK进行扩展,设计了一个可充分利用GPU加速功能的体绘制工具包。实验结果表明,GPU加速的算法显著提高了绘制速度,能在60帧/s的速度下得到高质量的图像绘制效果,并保证了交互的实时性。所设计的工具包具有一定的可用性和可扩展性。

摘要：光线投射法是体绘制技术中的经典算法。该算法原理简单、明了,并能产生高质量的显示图像,但由于所有体素参与了图像绘制,运行速度慢,从而极大制约了其在交互可视化中的运用。论文利用光线穿过三维规则数据场时与某一方向平面簇交点的快速确定及光线投射方向确定后两相邻平面间所截取线段为定长的特点,简化了光线亮度积分公式,从而在图像质量不减低的情况下,快速进行图像绘制。

摘要：心脏成像和可视化技术在心脏疾病诊断、治疗规划中发挥着重要作用。针对分割后的心脏体数据集,提出了使用图形处理器(GPU)加速光线投射算法进行高质量三维可视化的新方法。该方法结合心脏体数据统计信息设计传递函数,增大细微组织的不透明度值;基于梯度模自适应地调整采样步长,提高组织边界的采样频率;应用改进的Blinn-Phong多光源光照模型,增强可视化效果。实验结果表明,该方法在实现实时绘制的同时,能够获得高质量的体绘制效果,渲染出清晰的瓣膜和冠状动脉血管等心脏细微组织。

摘要：基于曲率的体绘制十分有用,它可以帮助科学家分析数据特征,设计新的数学模型。论文在GPU上实现了基于B样条滤波和基于线性滤波的按需计算导数、曲率和光照效果的GPU光线投射方法。实验结果表明,按需计算方法大大加速了基于B样条滤波的GPU光线投射方法的绘制速度;线性滤波方法绘制速度快于B样条滤波的方法;基于B样条滤波的方法绘制质量更高;可以利用线性滤波的方法交互选择相机设置、转换函数和曲率函数,突出感兴趣的特征,然后用基于B样条滤波的方法绘制高质量的图像。

摘要：为克服传统算法中体绘制交互速度不流畅、重建耗时长、绘制效果单一的不足,实现了基于图形处理器(GPU)的光线投射算法用于医学层析图像实时体绘制,并能快速切换不同组织器官的绘制效果。首先,读入医学层析图像到计算机内存,构造体素;然后,设置相应体素属性(如插值方式、着色处理、光照参数)等,设计显示不同组织器官的颜色及不透明度传输函数;最后,GPU加载体素据并进行光线投射算法的计算。实验结果表明,在绘制速度上,GPU加速光线投射算法实现的多功能体绘制技术的绘制速度能达到每秒40帧以上,完全满足临床应用需求。在绘制质量上,用户交互中由于重采样而产生的锯齿现象明显低于CPU端实现的光线投射算法,GPU端与CPU端绘制时间的加速比在9倍左右。

摘要：现有基于GPU加速的光线投射算法为满足实时交互的需求,通常在用户交互过程中,采用降低采样频率的方法来提高重建速度,却丢失了三维数据场的信息,极大降低了重建图像的质量.针对这一问题,在分析GPU渲染管道线和图像插值重建技术的基础上,提出多通道快速GPU光线投射算法.利用离屏渲染技术,设置比显示分辨率低4-16倍的渲染分辨率,在此渲染分辨率下进行正常采样的光线投射算法,将渲染分辨率下重建结果重新作为输入,进行高分辨率重建,并显示结果.实验结果表明,该方法可以在满足重建图像质量的前提下,有效提高重建速度.

摘要：为了模拟空气中粒子散射光线形成的自然光束效果,提出了基于光线投射算法的体积光实时绘制算法。以光源视角渲染场景并保存场景深度值,在正常视角下在始于屏幕止于模型上某点或远裁剪平面的向量上进行采样,将采样结果和场景的光照混合作为屏幕像素的最终颜色值。为获得最大效率,在GPU端对场景进行两边绘制以消除采样和场景复杂度的相关性,使其仅和屏幕分辨率有关,在提高算法性能的同时,最大可能地获得逼真的体积光效果。模拟结果表明,该算法有效可行,为实时体积光的绘制提供了可参考的求解算法。