一种高效的光线投射体绘制算法-论文.pdf

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1、第24卷第8期计算机技术与发展Vo1．24No．82014年8月COMPUIIERTECHNOLOGYANDDEVELOPMENTAug．2014一种高效的光线投射体绘制算法方军，房晓阳(南京理工大学计算机科学与工程学院，江苏南京210094)摘要：作为体绘制中的一个经典绘制算法，光线投射算法理论简单同时能产生高质量的图像，被广泛应用于医学图像可视化领域。但在绘制过程中有大量的投射光线和体素的重采样，导致绘制速度较为缓慢。为提高绘制的速度，文中提出一种高效的光线投射体绘制算法，通过引入碰撞检测技术减少投射光线的数目，避免冗余光线的采样计算，同时采用光线跳跃方法在碰撞检测包围盒内跳过对

2、空体素的重采样，加快了光线合成的过程。实验结果表明，改进后的算法不仅能保证所需要的图像质量，还能大幅度地减少采样计算的时间，高效地提高绘制速度。关键词：光线投射；体绘制；光线跳跃；碰撞检测；包围盒中图分类号：TP301．6文献标识码：A文章编号：1673—629X(2014)08—0067—04doi：10．3969／j．issn．1673—629X．2014．08．016AnEficientRayCastingVolumeRenderingAlgorithmFANGJun，FANGXiao-yang(SchoolofComputerScienceandEngineering，Nan

3、jingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstract：Asaclassicalrenderingalgorithmofvolumerendering，raycastingalgorithmhasasimpletheoryandCanproducehighqualityimagesatthesametime，whichiswidelyusedinthefieldofmedicalimagevisualization．But，itproducesalargenumberofprojectingraysandvo

4、xelsresamplingintheprocessofrendedng，leadingtOtheslowrenderingspeed．InordertOimprovethespeedofrendering，presentaneficientraycastingvolumealgorithm，thealgorithmintroducesthetechnologyofcollisiondetectiontOreducethenumberofprojectingrays，avoidingredundantraysamplecalculations，whileusingrayleaping

5、methodtOskipemptyvoxelresamplinginthecolli—siondetectionboundingbox，speedinguptheprocessofsynthesisofray．Theexperimentalresultsshowthat，theimprovedalgorithmnotonlyguaranteestheimagequalityrequired，butalsosignificantlyreducesthesamplingcalculationtime，effectivelyimprovingtherender-ingspeed．Keywo

6、rds：raycasting；volumerendering；rayleaping；collisiondetection；boundingbox0引言用。为提高绘制的速度，许多研究者提出了关于光线近年来，医学图像可视化技术在医学图像处理中投射算法的加速技术。利用光线相关性，Lakare和已经成为一个热门的话题。利用可视化技术可以获得Kaufman提出了一种空间跳跃加速体绘制技术；樊人体组织和器官的内部信息，将其信息构造成三维图鹏等人提出改进求交的自适应光线投射算法，确定像，可以更加方便地观察其内部的真实构造情况，成为自适应采样步长；文献[4]提出片段融合的光线投射医生进行诊断和治疗疾

7、病的重要辅助手段。医学三维算法，减少了插值计算量和对无效平面的求交；文献数据的可视化方法分为两类：面绘制和体绘制。体[5—7]提出GPU加速的光线投射算法。这些算法虽绘制包括光线投射算法、足迹表算法、错切变形算法、然有一定的加速，但还没有达到实时绘制的要求。目抛雪球算法和纹理映射算法。其中光线投射算法是一前研究的热点是如何用更少的投射光线和采样点数目个经典的图像空间扫描的体绘制方法，绘制图像质量进行光线投射。文中结合碰撞检测包围盒技术和光线最高，应用最为广