一种改进的光线投射方法-论文.pdf

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1、中国体视学与图像分析2013年第18卷第2期13OCHINESEJOURNALOFSTEREOLOGYANDIMAGEANALYSISVo1．18No．2June2013文章编号：1007—1482(2013)02—0130—0134·图像与CT技术·一种改进的光线投射方法何士和，王小鹏，吴双，万生阳(兰州交通大学电子与信息工程学院，兰州730070)摘要：光线投射算法是体绘制中的经典算法，但其绘制速度较慢。本文对传统的光线投射算法中等间距重采样进行了改进，引入包围盒方法，采用变步长的采样方法，减少冗余数据量和投射光线数量，优化重采

2、样过程，提高采样效率。医学图像可视化实验表明，改进方法能够在保证图像质量的同时，提高绘制速度。关键词：光线投射；包围盒；重采样；可视化中图分类号：TP391文献标识码：AAnimprovedraycastingmethodHEShihe，WANGXiaopeng，WUShuang，WANShengyang(SchoolofElectronic&InformationEngineering，LanzhouJiaotongUniversity，Lanzhou730070，China)Abstract：Raycastingalgorith

3、misaclassicalalgorithmofvolumerendering．However，thereisslowren—deringspeedinitsdrawing．Inthispaper，theequidistantresamplingintraditionalraycastingalgorithmisimprovedbytheintroductionoftheboundingboxmethodandtheuseofresamplingmethodwithvaria—blesteps．Thisensuresareducti

4、oninthenumberofdatavolumeandprojectionlight，therebyoptimizingtheresamplingprocesstoimprovethesamplingefficiency．Visualizationexperimentsofmedicalimagesdemonstratethatthismethodcanimprovetherenderingspeedwhileensuringthequalityofimage．Keywords：ray—casting；boundingbox；re

5、sampling；visualization目前，在可视化领域，医学图像的可视化I2是最活0引言跃的研究领域之一，利用可视化技术将获得的人体信息重建成三维效果，便于观察人体内部的真实结图像三维重建及其可视化技术，是通过对获得构。医学图像可视化的方法主要分为面绘制和体绘的数据或二维图像信息进行处理，生成物体的三维制两大类。体绘制包括光线投射算法、错切形变算结构，并按照人的视觉习惯进行不同效果的显示。法、抛雪球算法和纹理映射算法。其中光线投射算收稿日期：20l3-04—23基金项目：国家自然科学基金项目(61261029)；高等学校基本

6、科研业务费项目(212090)资助作者简介：何士和(1987一)，男(汉)，硕士研究生。研究方向：图像处理。通信作者：王小鹏，教授，硕士生导师。E—mail：wangXP1969@sina．COB2013年第18卷第2期何士和等：一种改进的光线投射方法131法是目前绘制质量最高的算法，但由于大量的采样、1．2包围盒技术光照和混合计算，以致该算法的运算开销也特别大，影响绘制速度。为了提高绘制速度，人们提出了很在医学图像的三维体数据中，仅仅包括几个独多加速算法。如自适应重采样算法，减少冗余采立的器官或脏器，存在大量空体素，影响图像绘制速

7、样；利用光线间相关性，Yagel等人提出的基于模板度。采用多面体将有用信息包围起来，该多面体称的光线投射算法；基于八叉树的光线投射算法，减少为包围盒’⋯。包围盒主要用于将有用体素和无存储空间，提高绘制速度；空间跳跃加速的GPU用体素分开，当光线穿过数据场时，可对包围盒以外(graphicprocessingunit，图形处理器)-6]光线投射的体素不进行采样，减少计算量；将包围盒进行平面算法，利用图形处理单元加速绘制。本文针对光线投影，只对投影内的像素发射穿过三维数据场的光投射算法数据量大和绘制速度慢的问题，引入包围线进行合成，减少

8、投射光线的数量；通过包围盒这种盒的方法，对重采样过程进行改进，减少冗余采方式达到提高绘制速度的目的。样，提高图像绘制速度。1．3重采样1光线投射算法重采样’是光线投射算法的关键。由于体绘制中体数据是离散数据场，光线穿过数据场时，不一1