直接體繪制相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、體繪制技術(shù)是一種重要的科學(xué)計(jì)算可視化技術(shù),采用該技術(shù),不經(jīng)過(guò)復(fù)雜的特征識(shí)別算法,就能夠交互地瀏覽數(shù)據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。直接繪制技術(shù),采用光學(xué)映射函數(shù),為數(shù)據(jù)特征賦予不同的顏色和不透明度光學(xué)屬性。該項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、氣象學(xué)和地質(zhì)勘探等領(lǐng)域。由于體數(shù)據(jù)存在噪聲,以及繪制采樣率的限制,可視化結(jié)果一般質(zhì)量不高。本文從數(shù)據(jù)濾波和體繪制積分兩個(gè)方面,研究了直接體繪制的相關(guān)技術(shù)。直接體繪制技術(shù)處理的數(shù)據(jù),一般為實(shí)際采集數(shù)據(jù),噪聲較高。噪聲的存在,使得

2、數(shù)據(jù)內(nèi)部包含的結(jié)構(gòu)特征,不能得到清晰地展示,使得可視化圖像模糊難以獲得高質(zhì)量可視化結(jié)果。簡(jiǎn)單濾波算法,在抑制數(shù)據(jù)噪聲的同時(shí),會(huì)破壞數(shù)據(jù)體所含的結(jié)構(gòu)特征。為實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)體的結(jié)構(gòu)增強(qiáng),本文在三維圖像結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上,采用梯度結(jié)構(gòu)張量定義線性結(jié)構(gòu)特征,應(yīng)用各向異性擴(kuò)散濾波抑制數(shù)據(jù)噪聲,增強(qiáng)數(shù)據(jù)所含結(jié)構(gòu)特征。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了基于梯度結(jié)構(gòu)張量的各向異性擴(kuò)散濾波算法,對(duì)椒鹽噪聲與隨機(jī)噪聲的影響。直接體繪制技術(shù),通過(guò)沿投射光線累積每個(gè)體素的光學(xué)屬性,但

3、是由于光學(xué)積分依賴于數(shù)據(jù)體和光學(xué)映射函數(shù)的采樣率。對(duì)于數(shù)據(jù)體的高頻特征,常規(guī)積分算法由于采樣率不足,繪制質(zhì)量不高。為獲得高質(zhì)量可視化圖像,本文實(shí)現(xiàn)了預(yù)積分繪制算法和峰值捕捉繪制算法。我們通過(guò)直接修改數(shù)據(jù)體包圍盒,實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量數(shù)據(jù)體剖切繪制。最后為增強(qiáng)可視化圖像的深度感知,基于局部光照模型,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)體局部光照繪制。本文在上述方法基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)通用的、易于擴(kuò)展的體繪制軟件原型系統(tǒng),系統(tǒng)包括高質(zhì)量繪制模塊、數(shù)據(jù)體特征增強(qiáng)模塊以及傳輸函數(shù)