体绘制采样方法研究.pdf

浙江工业大学硕士学位论文体绘制采样方法研究作者姓名:郑迟指导教师::ChiZhengAd“sor:puterScienceandTechnologyZhejiangUniVersityof1’echnologyNov2012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。?名:名i旦???≯日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1、保密口,在年解密后适用本授权书。2、不保密留。(请在以上相应方框内打V)作者签名:导师签名:日期:少f乙年‘_月z午日日期:2,,L年‘厶月2‘r日浙江工业大学硕士学位论文体绘制采样方法研究摘要体绘制技术是科学计算可视化中的一个重要组成部分,也是一个热门的研究领域。为了得到更好的实际应用,获得高质量的体绘制结果,需要对体数据标量值和梯度等信息的采样方法进行优化。本文对现有的体绘制采样方法进行了一定研究,主要对标量值插值、过滤方法进行了总结,并简要介绍了三线性插值方法、高斯滤波重建法、移动最小二乘法和三次B样条法。在体数据标量值重建领域,本文介绍并实现了近年来提出的虚采样方法、Peal【F№算法和二次预积分方法。这些方法通过标量函数的重建,避免了在体素中进一步插值,可以更快的获得标量值结果,从而提高绘制效率。通过实验对比可以发现,这三种方法在绘制效果或绘制帧率方面较普通的光线投射方法有了较大提高。受自适应采样方法和预积分方法的启发,本文提出了一种自适应多预积分表体绘制算法。这种方法首先通过计算采样段上采样点的标量值和位置等信息,求得采样段入点和出点之间的方向导数值,并进一步求得传输函数在采样段上的突变位置,并根据此位置信息自适应等比例的减小采样步长。获得了标量值信息,并对采样段自适应划分后,结合预积分方法,进行颜色和不透明度累积,从而在绘制过程中间接增加采样数量,获得更好的体绘制效果和良好的绘制效率的统一。通过对各体数据的绘制实验表明,本文算法针对各种传输函数,较定步长的二维预积分方法有更好的绘制效果;对比三维预积分表的方法有更好的交互性能。并且,针对较大的体数据,在高采样率的情况下,自适应多预积分表体绘制算法仍能够得到较好的绘制结果和良好的交互统一。此外,我们利用Qt、OpenGL和GLSL开发了一个通用的体绘制绘制平台,并在此平台下实现文中所有相关算法。关键词:体绘制,采样方法,自适应,光线投射,预积分浙江工业大学硕士学位论文ARESEARCHToSAMPLINGMETHoDoNVoLIJ]MERENDERINGABSTRACTVol啪erende血gis觚inlportan:tpartscien!tificVi驯【ali勿tion,锄dal∞,ob协n11i曲qual时Volumer豇lderingresLllts,、)I,edidsomere∞archaIldol疵【nizeinthe期mplingm烈hodofscal盯VaJue锄d孕adieIItofⅡ,mainlyontllescal盯Ⅵ“n缸Dd_删onofmetri-l硫跚iIlteIpolali∞,Ga憾si肌6l矧ng,nl砌坞leastsquare舳dtri—cubicBspli∞.Wealso锄T0ducedsomealgorithmspresentediIlrecentyearS,such舔、,∞condord【eI。pre