1、相同的，当选定了重构核之后就可以进行三维卷积运算从而重建出三维数据场。由于三维卷积的运算是相当复杂的，将三维数据场的重采样转换为了足迹表的查询，在计算每个采样点的贡献时减少了计算量，提高了运行速度。但由于计算权值有定的困难所以经常采用估算方法，结果就导致最终的图像绘制质量不如光线投射法。错切变形法在三维数据场可视化中，由于重采样的计算量大计算时间长，所以加速重采样的过程就是提高体绘制效率的有效途径之。由于重采样时物体空间到图像空间的变换随三维体数据场的观察方向变化而变化，而观察方向是由用户给定的所以通常会变化，这就造成了巨大的计算量，因此和等人提出了种新的算法，即错切变形法。这种算法先进行三维数据场的错切变换，然后再进行二维图像的变形操作，最终完成投影变换处理，把重采样操作从三维数据场转换。
2、的优点是内存开销小且绘制速度较快，并且加速技术多样。因为这种算法仅仅投射和显示与成像相关的体素，并且尽可能地减少了需要处理和存储体数据的数量，因而其成像速度较快。它的主要缺点是当视线的角度改变时，我们必须重新计算出重构核的空间卷积域在屏幕上的投影范围，还要重新进行旋转变换和比例变换，大大增加了算法的复杂性。错切变形法是将体数据经过坐标变换转换到个中间坐标系，在此空间坐标系中进行平行投影或透视投影都比较简单而有效，与直接对体数据进行重采样相比计算量大大减小，这也有利于体绘制的快速实现，同时最终绘制出来的图像质量也并没有显著降低。当然，这种算法也有定的缺点。基于扫描线的重采样方法以及图像的重采样技术均限于二维空间，所以很容易产生走样和变形。基于硬件的三维纹理映射法主要借助于硬件来进行重采样的插。
3、有发射进入到这个薄板上的光线中被吸收掉的部万方数据硕士学位论文题目基于光线投射技术的三维体数据场可视化研究生刘晓专业计算机软件与理论指导教师方美娥教授完成日期年月万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文基于光线投射技术的三维体数据场可视化研究生刘晓指导教师方美娥教授年月万方数据，杭州电子科技大学万方数据杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担切相关责任。论文作者签名日期年月日学位论文使用授权说明本人完全了。
4、的优缺点做了个分析和总结，光线投射算法以其绘制质量高的优点而被广泛研究和运用，本文也将选用这种算法，并在光线投射算法基础上加以改进从而实现三维体数据场的可视化。万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文第三章光线投射算法体绘制中的光学模型体绘制技术是指不必构造中间几何图元而直接把离散的三维体数据通过重新采样转换为可以在屏幕上显示的二维图像。其中它的个非常重要任务就是计算出每个采样点数据对屏幕上的图像的像素所作出的贡献。采样点本身是没有颜色的，我们为了研究的需要人为地将颜色值赋予这些采样点。体绘制要求确定屏幕上的各个像素点的光强度值。最终的二维图像上的颜色值是体数据经过对光线的反射吸收遮挡和散射这些综合作用之后合成的。在这里给出个光学模型来模拟这过程。首先将离散的三维数据场插值为连续的数据场，接着。
5、究背景及意义科学计算可视化这个专业名词最早在上个世纪八十年代被提出来，现在日益发展起来被越来越多的研究人员所关注。将科学活动中经过计算得到的数据，计算机模拟事件获得的数据，或者从仪器提取出的数据等转化为容易观察的便于人们理解的信息的计算方法就是科学计算可视化。它是将科学计算工程测量中获取的数据通过图像处理手段生成技术，再加上计算机视觉其他辅助技术进行加工，最后得到直观的图像加以显示的门学科。它汇集了很多学科，还应用到计算机辅助几何设计人机交互等学科的知识。科学计算可视化在医学工业军事气象等领域都有重要应用，能够对科学计算以及实际生产生活对采样点的颜色值和不透明度值进行积分，当光线终止时得到了最终图像。由于该算法对每个体数据都进行了计算，因而可以获取更充足的细节。该算法应用于医学领域可以揭示。
6、运算和不透明度的合成，所以其运算速度较快。在模拟各种复杂而精细的表面细节时，采用纹理映射法则是非常恰当的。其绘制速度比光线投射法要快很多，但绘制质量不及光线投射法，对硬件的性能有定的要求，内存开销比较大。万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文本章小结本章主要介绍三维数据场可视化的主要内容，首先给出了体数据的基本概念，介绍了体数据的来源体数据的类型，并给出了体数据的定义其次给出了三维数据场可视化的基本流程，并叙述各个操作的内容和主要任务接着介绍了体数据可视化的三种方法面绘制和直接体绘制以及混合绘制，并介绍了各种方法的特点和适合绘制场景。然后重点对体绘制算法做了个概述，分别对光线投射算法抛雪球法错切变形法以及基于硬件的三维纹理映射法这四种常见的体绘制方法的思想做了简要的介绍。最后对四种体绘制算法。
7、到空间平面上进行可以大大减少其计算量。这种算法思想是把三维数据场转换到中间过度的坐标系，并选定这个坐标系的个坐标轴作为观察方向，比如轴，那么观察方向便垂直于这个二维平面，这个坐标系称为错切物体空间。对体数据实施错切变换操作使之投影到错切空间便可得到过渡图像，再对其进行二维图像变形变换到图像空间得到最终图像。错切变形法比和绘制速度快，但其绘制的图像质量不如方法。基于硬件的三维纹理映射法纹理映射是把事先已经定义好的纹理或图像贴到三维物体表面上，使这些纹理与空间对应。利用三维纹理映射方法进行体绘制操作时，纹理映射有三个步骤是纹理生成，二是给出映射定义，三是纹理的重采样。首先把这些数据值采用适当的方法进行分类处理，然后根据转换函数把体数据值转化成为其对应的颜色和不透明度等信息来生成三维纹理接着找到。
8、个采样点跟纹理空间坐标之间的对应关系第三步，纹理的重采样是指在纹理空间进行的依照由后往前的顺序对图像进行合成，最终生成我们需要的图像。基于硬件的三维纹理映射是种借助于硬件显卡的快速体绘制方法，在纹理空间中借助于图形硬件完成重采样的插值运算，其运算速度大大提高。目前能提供这种功能的常用的是公司的图形加速器。万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文这种算法的具体实现步骤为首先将体数据从外部存储设备读入到系统内存的体缓存，然后根据转换函数对其赋予不同的颜色值和不透明度值接着再把体数据装入到图像硬件显卡的纹理内存中进行纹理映射，生成三维纹理图接下来定义多个多边形且要求它们相互平行，再根据纹理映射技术重采样体数据最后由后向前将纹理映射后的多边形合成为最终的图像。虽然这种算法借助于硬件实现体绘制的加速，但。
9、体数据的定义可视化的基本流程三维数据场可视化的常用方法常见的体绘制算法概述光线投射法抛雪球法错切变形法基于硬件的三维纹理映射法四种体绘制算法对比本章小结第三章光线投射算法体绘制中的光学模型光线吸收模型光线发射模型光线吸收与发射模型光线投射算法的基本原理光线投射算法的关键技术三维数据场的分类传递函数模型重采样图像合成万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文本章小结第四章改进的基于光线投射算法的三维体数据场可视化传统的光线投射算法存在的缺陷等值面绘制技术介绍本文程序结构介绍基于样条的重建样条定义体数据重建体数据连续模型上的微分运算改进的基于光线投射方法的等值面可视化实验的结果及分析本章小结第五章总结和展望本文工作总结本文工作展望致谢参考文献附录万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文第章绪论可视化的研。
10、出感兴趣区域的组织器官的特征属性以及层次关系，从而得到信息更丰富更好的图像效果。抛雪球法抛雪球法亦称足迹表法，最早是提出来的。该算法是指针对体数据中的各个采样点，先分别计算出它们对于屏幕像素点的贡献值，然后将这些贡献值进行累积，最终合成所需图像，它属于基于物体空间扫描的体绘制算法。它的基本思想是首先选取合适的三维重构核函数，然后根据选定的重构核函数建立足迹表，表中存储的是各个网格点上的权值，查找足迹表便可以得出每个像素点的贡献。计算各个采样点对于图像像素的贡献值则是采用逐层逐行逐个地方式进行的。选择什么样的重构核和如何构造足迹表是该算法的关键之处，通常使用的三维重构核函数包括圆锥函数高斯函数和函数等，采用不样的重构核函万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文数进行绘制所产生的二维图像的质量是互。
11、这个数据场想象成散布着无数的能够产生反射吸收散射光线的小粒子，当光线穿过三维数据场时它会发生产生些变化，进而得到屏幕上的最终的图像颜色。下面将介绍下提出的几种光线模型。光线吸收模型设想存在于三维空间中的微小粒子只是吸纳所有投射进来的光线，而它本身对光线既不发射也不反射，那么这就是个所谓的光线吸收模型。假如各个粒子都是半径样的球状体，设它的半径是，则它的投影面积公式就是，单位体积内的粒子个数用来表示。现在假定存在个圆柱形的薄板，它的横截面面积记成，厚度记成，那么它的体积便是，具体模型参照图。于是，此体积内的粒子总数为。图光线吸收模型再假定光线按照垂直于这个薄板的角度发射进来，当趋近时，则此薄板各个粒子之间互相覆盖的比例会降到很多，这时粒子覆盖的总面积可用公式来表示，而在所。
12、绘制质量仍然比不上方法，且有定的局限性。因为其对纹理缓存的要求比较高，这就使得在大规模体数据的绘制时必须分为若干子数据块读入缓存，增加了输入输出负担，从而使整体性能大打折扣。四种体绘制算法对比光线投射法的优点是有利于获取更丰富的图像细节，图像的绘制质量比较高，特别适合于绘制区域特征模糊体素特征相关性高的图像。但要遍历所有体素，当视线方向等与视点相关的参数发生变化时，各个采样点之间的关系也会随之变化，这样就必须耗费时间去进行重采样和计算采样点的属性值，因此这种算法具有计算量庞大且绘制效率低下的缺点。另外由于光线投射法对每个采样点均进行计算，所以内存开销比较大。针对算法的问题，人们提出了不少优化方法来进行加速，比如光线提前终止法自适应采样法空间跳跃采用法和基于空间数据结构的方法等，。抛雪球方法。
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