高清体绘制算法的研究

《高清体绘制算法的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浙江工业大学硕士学位论文高清体绘制算法的研究作者姓名：徐冰指导教师：梁荣华教授、吴福理副教授浙江工业大学计算机科学与技术学院2013年3月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterARESEACHToHIGHDEFINITIONVOLUMERENDE砒NGCandidate：Advisor：ProfessorRonghuaLiangAssociateProfessorFuliWuCollegeofComputerScienceandTechnologyZhejia

2、ngUniversityofTechnologyMar2013浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：日期：矽吗年，月)r日／学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文

3、的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于l、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保蛔。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：导师签名：日期：尸哆年雪月坊日日期：夕J多年多月∥日浙江工业大学硕士学位论文高清体绘制算法的研究摘要体绘制技术是三维数据可视化研究领域的一种非常重要的方法，已经在许多领域得到了广泛的应用，是科学可视化的研究热点之一。直接体绘制技术虽然能够较好的显示三维数据场的内部结构，但是特征的纹理细节不能很好的

4、展示，同时缺少空间立体感，因此，在体绘制中，往往需要加入光照模型，用于增加特征的形状感知和增强纹理细节，实现体数据的高质量绘制。在直接体绘制中，观察视点的改变、传输函数的调节以及采样步长的调整等，都会使得整个的绘制过程重新开始，加上体数据量越来越大，造成最终图像生成的速度缓慢，尤其是在增加了光照渲染之后，梯度和光照能量值的计算同样会增加绘制的复杂度，在进行高质量体绘制时，实时性难以得到保证。针对这一问题，本文做了一定的研究和探索，提出了两种高质量的体绘制方法来解决上述问题。(1)梯度的二次曲线插值重构算法。为了解决目前直接体绘制中梯度无法快速准确计算的问题，本文提出

5、了一种梯度的二次曲线插值重构方法，首先采用移动最小二乘法对原始的采样光线进行重构，然后通过二次多项式对采样点的梯度进行插值，从而使得梯度呈现出非线性变化，最后根据插值重构得到的梯度值进行光照渲染。本文的方法能够快速准确的计算梯度，并获得较好的绘制效果。(2)最小梯度夹角预积分光照算法。为了获得高质量的体绘制结果和良好的交互性，本文提出了一种最小梯度夹角预积分光照算法，首先对预积分片段内的梯度进行插值重构，得到采样段的梯度统一表达形式，然后计算重构得到的梯度中与入射光方向夹角最小的梯度值，即光照能量最强，最后将该梯度用于预积分的光照渲染。该方法可以加强体数据中局部细节

6、的光照效果，由于结合了预积分算法，因此保证了交互性。本文算法是基于GPU的光线投射方法实现的，通过对各个体数据的实验结果表明，本文方法具有超高采样的直接体绘制的清晰绘制效果，还具有预积分光照算法的实时交互性。此外，本文基于Qt、OpenGL和GLSL等开发包，开发一个通用的基础体绘制的软件平台。包括体数据的导入、传输函数的交互以及光照系数调节等操作，并且在该平台下实现了本文的算法。i浙江工业大学硕士学位论文关键词：体绘制，光线投射，梯度，非线性插值，预积分浙江工业大学硕士学位论文ARESEACHToHIGHDEFINITIoNVoLUMERENDE砒NGABSTRA

7、CTVolumerenderingisaveryimportantmethodinthree—dimensionaldatavisualization，hasbeenwidelyusedinmanyfields．Itisoneoftheresearchfocusinscientificvisualization．Directvolumerenderingcanshowtheintemalstructureofthree—dimensionaldata，butcannotwelldisplaythefeaturetexturedetailandlacksenseo