1、光滑并且会对光照产生折射反射等现象，这种模型称为明暗模型。最常用的明暗计算模型为年由提出的光强度插值明暗算法及年由提出的明暗算法。图像合成图像合成的过程即将分类映射后赋值的采样点属性合成为屏幕上的二维图像的过程。按照图像合成方法的不同，常用的合成方法有透明度融合投影法及最大密度投影法，。透明度融合投影法主要是按照光学模型中粒子对光线的光学作用来对每个采样点进行光学属性的赋值。根据光线投射方向的不同，透明度融合投影般有两种合成方式从后向前合成法和从前向后合成法。从后向前的合成方法指光线穿过数据场到达观察者视点位置时数据属性的合成计算，与本章第节中介绍的光线吸收发射模型所假设的光线投射方向致，因此可以参照公式中对光照强度的合成计算。如图所示，光线穿过体数据场中的组体素，沿着视点方向从到按照定步。
2、础上详细的操作及各步骤得到的中间结果。在众多体绘制算法中，光线投射法以其绘制过程简单，绘制结果精度高的优势成为多数研究者的首选。万方数据分类号密级公开硕士学位论文基于形状特征保持的心管图像体绘制学位申请人王骊雯学科专业计算机应用技术指导教师董方敏教授二五年五月万方数据，万方数据三峡大学硕士学位论文三峡大学学位论文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，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名日期万方数据三峡大学硕士学位论文内容摘要光学相干层析技术，由于具有高分辨率无损伤非侵入以。
3、文体绘制的对象是通过光学相干层析成像设备输出的断层图像序列。因为获取的断层图像在空间上是连续的，因此可以将多幅图像数据按序排列形成方向，而图像本身具有和方向的二维信息，因此，可以构建出个规则网格化的三维数据场，每小块相邻网格组成的单元体即为体素，如图所示。这些断层图像又可称为切片图像，切片数目越多三维数据场越大，体绘制的时间也相应越长。图由二维切片图像序列组成的三维数据场数据采样在体绘制时，需要对数据采样从而得到位置处的数据属性。在三维数据场中，采样点大都不与网格点重合。在计算采样点不透明度及颜色值时，需要先对三维数据场中采样点所在体素的八个顶点进行不透明度及颜色值的插值运算。在体绘制算法中，三线性插值法应用较多。三线性插值法是指在三维空间中进行的插值。在插值过程中，需要根据该数据点距离其。
4、准确独立地显示在图像中。心管图像边缘结构模糊程度大，体绘制结果中对实现心管边缘区域的完整结构保持较困难体绘制算法中传递函数的设计直接决定了三维体数据的绘制效果。但由于图像上述的特点，想要设计出个能够凸显出对象完整形状特征的传递函数非常困难。针对上述问题，本文在详细了解体绘制算法及流程的基础上，主要提出了以下三个方面的形状特征保持方法针对图像边缘模糊的问题，在经过图像去噪及分割预处理的基础上，提出了种基于单幅图像形状特征保持的边缘增强方法。通过对图像的去噪分割预处理，得到了能够较好描述心管结构的分割图像利用形态学相关算法，提取心管图像的边缘信息并得到边缘图像根据提取出的边缘空间信息，完成对原始图像序列相应空间位置上的边缘增强操作。由于该方法充分考虑了图像中心管结构的完整边缘轮廓，并最大程度地。
5、过程称为采样点处的光线合成操作。此时，前个采样点的值已经全部累加到了第个采样点处，即用累计值，取代了累计值，。按照这种处理方法对光线穿过的所有采样点的值从前向后进行累加，可以得到最终的光线合成结果透明度融合投影法依据光学模型对所有采样点进行累加计算，可以准确得到数据场的三维可视化效果，增强了图形绘制的真实感，并且可以准确绘制出对象内部的结构特征。因此，本文主要使用该合成方法完成对数据场的体绘制。最大密度投影法，是通过搜索光线投射方向上密度最大的值作为投影平面上对应的像素值来得到最终的二维显示图像。算法不需要体绘制流程里的明暗计算与累加的过程，故算法渲染速度快，但渲染效果与准确性较透明度融合投影法而言较差。因此为保证绘制质量，本文不采用该方法进行图像合成。体绘制典型算法体绘。
6、保留了原始图像的信息，相对于直接对原始图像序列的体绘制，经过该处理后的体绘制能够有效增强对心管边缘形状的显示效果。为了能够进步保持感兴趣区域在三维空间层面的局部形状特征，提出了种结合体数据标量信息与三维梯度幅值信息的传递函数设计方法。该方法是种以改进传递函数定义域的方式间接实现感兴趣区域形状特征保持的传递函数设计方法。通过计算整个体数据的三维梯度幅值并将其作为数据场的种形状特征，同时以加权融合的方式将原始体数据标量值与三维梯度幅值同时作为传递函数映射中万方数据三峡大学硕士学位论文的数据属性。该方法充分考虑了邻域数据的空间信息，能有效保持感兴趣区域的局部形状特征，改善最终的体绘制效果。由于心管图像噪声大，对比度低，在研究如何快速准确地得到合适的传递函数映射曲线的同时，还要探究如何在映射曲线的。
7、影响到最终的体绘制效果。在实际情况中，体数据中不同区域或组织的数据值难免出现交叉重叠的情况，而且受到图像本身噪声等特性的影响，很难找到精确的特征空间将体数据的不同组织结构进行分类。因此，除了标量值以外，梯度曲率空间信息等数据特征也常被研究者用来辅助数据分类的过程。映射就是对三维可视化显示方案的设计，即决定对每个采样点如何进行光学属性的赋值，并且能够表示出感兴趣区域的性质和特征。传递函数即表达了这映射过程，它将体数据的标量数据属性作为输入信息，经过数据的分类，对每类不同的物质赋予相应的光学属性。因此，对传递函数映射方法的设计也是目前三维可视化方面的研究热点。对传递函数的详细介绍将在节中展开。万方数据三峡大学硕士学位论文明暗计算为了提高体绘制的效果，增加三维体绘制的真实感，假设三维绘制结果表面。
8、及实时成像等特点，已经广泛应用于生物医学领域。先天性心脏病，是常见的先天畸形之，通过研究心脏发育过程，可以帮助科研人员探索先天性心脏病的形成原因。目前主要通过光学相干层析技术对小鸡胚胎发育过程中心管的形成过程进行研究，为探索人类心脏的发育过程奠定基础。对心管图像的三维可视化可以帮助科研人员直观地获取心管区域的结构，有助于对小鸡心脏发育过程的深入探索。在三维可视化方面，国内外学者已研究了多种算法，其中体绘制算法能直接由三维数据场产生屏幕的二维图像，不需要生成中间图元，并且具有包括数据场的每个细节，图像质量高等优点而被广泛应用于医学图像三维可视化领域。但针对心管图像序列的体绘制还需要克服以下困难心管图像噪声强度大对比度低，因此直接对原始图像序列进行体绘制容易将无关区域也绘制出来，难以将心管部分。
9、长对体数据进行采样。由于图像合成是对采样点的光学属性进行合成，因此，设光源的初始值为，最终光线合成值为，第个采样点的值是，不透明度为则透明度为。采样点的值都是通过对距离其最近的个相邻数据点的值进行三线性插值计算得到的。则公式可以表达为公式即表示了光线从数据场后方向视点处投射从后向前的合成过程。图基于透明度融合投影法的图像合成过程从前向后的合成方法假设光线是从视点方向开始穿过整个三维体数据，最后对所有光线经过的采样点进行合成如图。通过光学模型可以知道，若光线在穿过第个采样点前先穿过了前个采样点，则此时其穿过的所有采样点所作的颜色贡献万方数据三峡大学硕士学位论文量应累加到点，透明度值则累加到点为止，则该采样点的新颜色值可由下式计算得到该处理。
10、后续研究开展的基本保障。本节主要介绍了体绘制的整体流程，阐述了体数据从输入到最终投影到二维图像上的渲染过程。体绘制的中心思想是利用物理光学模型把体数据值按照定的映射规则转变成光学属性，并经过采样点的合成与光照处理最终投影到二维图像并显示在屏幕上。如图所示，体绘制的渲染流程可以大致分为以下几个步骤构建三维数据场数据采样分类与映射明暗计算图像合成。最终得到投影的二维图像。接下来，分别对这些阶段进行介绍。图体绘制渲染流程体数据的获取体数据又称为三维体数据，其获取来源主要有三类利用医万方数据三峡大学硕士学位论文学成像设备获取体数据如等医学图像通过科学计算或仿真得到数据如数值模拟结果对象本身的体素化数据如工业设计等方面的几何实体体素化数据。体素是构建体数据场的基本单元，与二维图像中像素的定义类似。本。
11、他已知数据点的距离来加权计算。图所示为三维数据场中单位体素，网格上相邻数据点之间距离为，即单位体素的边长。为光线穿过该体素时需要计算的采样点，到为距离点最近的八个数据点。为的数据属性值包括灰度值颜色不透明度等，设到的距离为到的长度为，到的距离为，先求第次插值结果，可得万方数据三峡大学硕士学位论文同理，第二次插值的结果为最终第三次插值的结果为即为最终赋给采样点的数据属性值，包括亮度属性及光学属性等。图三维数据场中的单位体素分类与映射体绘制中的分类与映射是指将体数据值如标量值映射成为体数据的光学属性如不透明度属性及颜色属性的过程。分类与映射的处理可以使体数据中不同的区域或组织区分开来，与二维图像处理中图像分割的过程类似。因此，分类与映射结果的好坏将直接。
12、制典型算法大致可分为以图像空间为序和以物体空间为序两个类别。其中，前者主要通过从屏幕上每个像素点处投射光线，然后沿着光线对体数据采样，最终将采样点合成为显示图像的像素值，其典型算法为光线投射算法而后者是从体数据本身出发投射光线，然后投影到显示平面，最后计算所有体数据采样点对显示屏幕上像素点的累计值，从而得到合成图像，其典型算法为足迹表法和错切变形法。下面简单介绍这几种算法。光线投射法是在年提出的。该算法以光学模型理论为基础，首先对原始体数据进行预处理，然后沿着光线方向对体数据场按照定步长选择采样点，并通过三线性插值算法得到采样点的光学属性。接着将这些采样点的光学属性值按照种合成方式依次叠加，就可得到二维显示图像上相应像素点的属性值。光线投射算法的渲染管线如图所示，该图展示了其在体绘制流程基。
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绘本故事;落叶跳舞（优） 编号18060
