基于舍弃采样的光线投射加速算法

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第35卷第1期应用科技V01．35．No．12008年1月AppliedScienceandTechnologyJan．2008文章编号：1009—671X(2008)01—0008—04基于舍弃采样的光线投射加速算法刘长征，张毅力(哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院，黑龙江哈尔滨150080)摘要：光线投射法是一种重要的体绘制算法，但直线上采样点的确定和采样值计算是非常费时的，也是影响体绘制实时性的重要因素．针对这个问题，该文利用对象空间的相关性，采用舍弃贡献不大的射线段参与采样的方法，加快了绘制速度．同时利用平面

2、簇的交点可以快速求得直线上的采样点及其特征值，结合自适应采样方法，提高了绘制图像的质量．改进以后的算法复杂度明显降低，实验结果证明绘制速度可以提高20％左右．关键词：体绘制；光线投射；舍弃采样；自适应中图分类号：TP751．1文献标识码：AAnacceleratingraycastingalgorithmbasedondiscardedsamplingLIUChang—zheng，ZHANGYi—li(CollegeofComputerScienceandTechnology，HarbinUniversityofScienceandTechnology，Harbi

3、n150080，China)Abstract：Raycastingisanimportantalgorithmindirectvolumerendering，butthecomputationofsampling—pointsonrayistime—consuming，acrucialfactoraffectingreal—timerendering．Accordingtothecorrelationofobjectspace，afastrenderingtechniqueisdevelopedbyabandoningthelinesegmentsthathave

4、littlecontributionsinthesamplingprogress．Meanwhile．thesampling—pointsandtheircharacteristicvaluescanbef0undquicklyfromtheintersectedpointsofsomeplanefamilies．Therefore，theimagequalityisgreatlyimprovedbycombiningtheadap—tivesamplingmethod．Withthisscheme，thecomplexityofacceleratingalgor

5、ithmdecreasesobviouslyandtheren—deringspeedincreasesby20％．Keywords：directvolumerendering；raycasting；discardedsampling；adaptive近年来，直接体绘制技术已经成为三维数据场颜色值及不透明度值进行组合，从而计算出屏幕上可视化的一种重要方法．它在许多应用中能产生高该像素点处的颜色值．质量的图像，并且已经成功地应用在医学可视化中．1利用相关性加速算法与面绘制方法相比，直接体绘制的主要优点是它使用来自一个物体的表面和内部的全部数据，而不仅光线投射法考虑了

6、数据场所有体素对图像的贡仅显示等值面上的数据．光线投射法(raycasting)是献，利用了尽可能多的原始信息，从而能够产生较高一种典型的图像空问为序的直接体绘制算法¨．它质量的图像，其中重采样过程是制约体绘制运算速从屏幕上的每一个像素点出发，沿设定的视点方向，度的一个关键步骤．一般来讲，成像效果取决于发出一条射线．这条射线穿过三维数据场，沿这条射中问采样点的数目，采样点数目越多，成像效果越线选择若干个等距采样点，由距离某一采样点最近好，但过多的采样点会极大地影响绘制速度．的8个体素的颜色值及不透明度值做三线性插值，光线投射法忽略了各种相关性，如面相关性、像素求出

7、该采样点的颜色值及不透明度值．在求出该条相关性等，计算量大，生成图像的速度比较慢，不能满射线上所有采样点的颜色值和不透明度值以后，可足实时交互的要求，研究者已经提出了各种加速算法．以采用由后到前或由前到后的方法将每一采样点的收稿日期：2007-09．20．基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究基金资助项目(11511070)；黑龙江省青年科学技术专项基金资助项目(QC04C44)作者简介：刘长征(1967．)，男，副教授，博士，主要研究方向：生物信息处理，E．mail：fox@hrbust．edu．cn．维普资讯http://www.cqvip.com第1期刘长征，

8、等：基于舍