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1、第24卷第3期山东科技大学学报(自然科学版)Vol.24No.32005年9月JournalofShandongUniversityofScienceandTechnology(NaturalScience)Sep.2005文章编号:1672-3767(2005)03-0078-04X光线投射的快速算法研究牛翠霞,彭延军(山东科技大学信息科学与工程学院,山东青岛266510)摘要:针对医学体数据场的直接体绘制(DVR)的加速算法进行了讨论。基于体绘制的多种加速技术,利用格雷厄姆求凸壳算法和与平面簇求交算法对体数据场
2、和投射光线进行裁剪,结合多边形的扫描线转换和投射光线的离散化、体素化,改进了光线投射算法。关键词:医学体数据场;直接体绘制;光线投射;扫描转换;体素化中图分类号:TP391.41文献标识码:AStudyontheAcceleratedAlgorithmofRay2castingNIUCui2xia,PENGYan2jun(CollegeofInfoScienceandEng.,SUST,Qingdao,Shandong266510,China)Abstract:Thispaperdiscussestheaccele
3、rateddirectvolumerenderingalgorithminmedicaldatasets.BasedonseveralacceleratedtechniquesofDVR,anefficientray2castingalgorithmispresentedwhichimprovesthetraditionalray2castingalgorithm.Thealgorithmmainlyappliesthemethodsofpolygonscanconversionandvoxelizationofc
4、astingrays.Atthesametime,thealgorithmusesthemethodofdeterminingtheconvexhullofasetandtheintersectingalgorithmrelateddirectlytox,y,zfamilyplanestoclipdatasetsandrays.Keywords:medicaldatasets;directvolumerendering;ray2casting;scanconversion;voxelization直接体绘制技术是科
5、学计算可视化的一个重的相关性多种加速技术,合成时利用自适应终止[1]要研究方向,主要的方法有L.Westover提出的光线的思想由前向后合成图像,改进了传统的光[2]以对象空间为序的单元投影方法和M.Levoy线投射算法,并且该算法中大部分工作在预处理提出的以图像空间为序的光线投射算法。这两种阶段完成,不受投射光线位置和方向的影响,速度算法都存在计算量大,且生成图像的速度慢的问上有了很大的提高。题。面对医学成像设备的物理分辨率的不断提高1算法思想描述和庞大的医学体数据场,可视化速度始终难尽人意,寻求能够加快绘制速度
6、、提高绘制质量的可视1.1光线投射法的基本原理化算法,成为三维可视化技术的研究热点。体绘制中的光线投射方法与真实感技术中的近几年来,在光线投射法的改进过程中,已经光线跟踪方法有些类似,即沿光线的路径进行色[4～8]提出了一些加速技术。分析总结这些加速彩的累积。它是从屏幕中的每个像素向体数据场技术可得出,光线投射法采用的加速技术主要是投射光线,并沿视线积分计算颜色和不透明度,从[4]从两方面考虑的:一方面利用图像空间的相关而得到结果图像。性尽量减少投射光线的数目,另一方面利用对象可见光线投射不能够按存储顺序来访问体数
7、空间相关性尽量减少不必要的采样点数目以及相据,因为视线可以从不同的方向穿过数据场,要花应的并行技术。本文同时从这两方面考虑,综合长时间来计算采样点的位置,它没能利用空间相运用包围盒投影多边形的扫描转换、投射光线间关性,内存开销大,运行时间长,绘制速度慢。X收稿日期:2004-10-12基金项目:山东省自然科学基金项目资助(Y2002G07)作者简介:牛翠霞(1979-),女,山东栖霞人,硕士研究生,从事计算机科学中应用数学的研究.第3期牛翠霞等:光线投射的快速算法研究791.2快速算法过程中,记录图像空间当前扫描到
8、的有效像素点的位1.2.1预处理阶段置,首先将它由图像空间坐标系OUVW变换到先进行体数据场的裁剪。针对规则标量数据物体空间坐标系OXYZ,然后在物体空间将生成场的可视化,在光线的平行投影下,根据规则网格直线最有效的Bresenham方法推广至三维,进行数据场的特点,将体数据场限定在一长方体的包光线的体素化和体元的重采样。围盒中,进行数据场的有效裁剪,减小了
