一、基于八叉树快速分类的Shear-Warp交互式体绘制算法(论文文献综述)
陈简[1](2020)在《电磁数据三维可视化关键技术研究及其应用》文中提出科学可视化技术目前已经得到了广泛的发展,但是主要的数据研究对象仍局限在规则网格数据的可视化。大部分算法只适用于规则网格数据,而对于非规则网格数据,目前主要的可视化方法是通过插值算法将其映射到规则网格上,然后再使用传统的可视化算法。然而,这种网格映射方法在数据预处理上需要消耗大量的时间成本,得到的结果也无法完全保留原始数据的特征。在物理模拟仿真实验中,数据的采样环境经常是在柱坐标系下,生成的电磁数据为柱形规则网格,是一种非规则网格。为此,本文对三维可视化展开了系统化研究。三维可视化方法中的面绘制描述了三维数据场中等值面的空间分布,体绘制描述了三维数据场的整体信息,包括内部和细节特征。对两者进行分析研究后,本文选取Marching Cubes(MC)算法和Ray Casting(RC)算法作为重点研究的对象,提出了侧重面信息的柱坐标系下等值面提取算法,以及侧重整体信息的柱坐标系下体绘制算法。首先,为了解决MC的二义性、无法应用在柱形规则网格上等问题,本文选择具有33种三角剖分情况的Marching Cubes 33(MC33),解决了二义性问题,使得生成的三角网格具有正确的拓扑结构。为了使其能够应用在柱形规则网格上,本文改变了MC33的最小处理单元的几何结构,并结合曲面细分技术,解决了稀疏数据生成粗糙等值面的问题,生成高质量的柱形等值面。同时,为了提升算法效率,本文对每个最小处理单元进行预判断,跳过了体数据中存在的大量无效体素,缩短了绘制时间。接着,针对RC算法效率低下、无法应用在柱形规则网格上等问题,本文对柱形规则网格数据进行一系列的坐标变换,使其适用于RC算法。其次,本文选取基于GPU的RC算法,根据电磁数据的结构特点,为柱形规则网格电磁数据设计了一种混合八叉树的构建方式,通过混合八叉树组织柱形数据,将紧致包围盒和空间跳跃算法相结合,同时排除了体数据外围和内部的无效体素,使得算法效率得到有效提升。并通过颜色显示表和标量值分布直方图设计了一种能够保留电磁数据细节特征的传递函数,使得电磁数据的展示具有多样性,同时突出了细节特征。最后,依据以上的基础理论,本文基于VTK实现了一个兼容不同网格数据格式的电磁数据后处理可视化系统。系统完成了在不同坐标系下进行仿真计算时获取的电磁数据的可视化工作,并提供了可视化模块与计算模块之间的交互功能,使得用户可以实时可视化计算结果,为更好的了解实验进展提供了可能。
候志杰[2](2019)在《基于二叉树的海量地震数据多分辨率体绘制技术》文中研究表明随着计算机图形学的飞速发展,体绘制技术也得到了很大的发展。体绘制技术能够以二维图像的方式表达数据体内部的特征,使得体数据的处理更加的方便直观,由于这个特性体绘制技术被广泛应用于地震勘探、人体医学、城市规则以及3D游戏场景开发等众多领域。人们为了满足视觉效果,对体数据的分辨率的要求也越来越高。体数据的数据规模也越来越大,但是计算机硬件的发展速度满足不了数据量日益增长的需求。对于上述情况,已经提出了采用多分辨率体绘制的方法来解决大规模体数据绘制问题。在些基础上,本文对多分辨率体绘制做了一些研究,对其中的一些方法做了一些改进。海量数据的绘制效率做出了一定程度的改善:(1)本文针对大规模三维地震数据,提出了二叉树空间索引方法对地震数据进行分割。为提高体绘制速度,在体绘制时采用多分辨率数据交互。该方法能够不影响地震数据特征,并且在计算机有限的显存的情况下,很好地完成大规模地震数据的绘制工作。(2)本文对三维地震数据的感兴趣目标类型以及提取的方法做出了讨论。体绘制的重要意义在于目标提取,通过这个技术,地学工作者可以得到体数据的重要特征和信息。采用二叉树的空间索引的方式对海量地震数据进行处理分割,会导致两个同级二叉树合并时,出现长方体的形状,从而影响绘制的效率。
陈宗利[3](2018)在《大规模地震体层位交互式提取与可视化研究》文中认为地震体可视化作为石油勘探中非常重要的技术,辅助该领域人员进行地质的探索分析。其中三维层面模型作为关键的分析对象,支持地质层位的提取、显示和预测等工作。而大规模地震体通常需要进行多分辨率可视化,使得贯穿于整个体空间中的层位也要面对分块组织的数据空间。如何对层位进行交互式地快速提取与可视化成为亟待解决的问题。本文面向普通计算平台,针对大规模多分辨率地震体,对于给定网格的层位提出了基于多层级优化的快速生成技术。首先,在地震体层级基于八叉树结构设计了层面三角形拓扑与多体块空间位置的快速相交探测算法;然后,在单个体块层级基于分离轴理论实现精确的相交测试判断;最后,在三角形网格层级基于空间多边形裁剪算法完成交点计算和拓扑重建。另外,通过采用多个网格单元共享顶点列表等信息的存储结构,进一步优化多体块中网格重建效率。基于上述生成技术,面向地震采集设计领域创建了交互式的层位提取与可视化流程,在视点变换和层位拖拽操作中分别提出了基于八叉树子树体块集判断处理和两阶段绘制的交互响应方案。实验结果表明,本文方法在满足显示效果的同时可有效提高层位交互式提取效率。基于本文的方法,对于不同规模的层面网格和体数据,可快速在多分辨率地震体中生成可交互的层面,并且保证了可视化过程的鲁棒性和交互操作的流畅性。
张鹏[4](2018)在《基于GPU的光线投射体绘制加速算法的研究与实现》文中认为科学计算可视化在医学影像可视化、地质勘探可视化、计算流体力学等领域具有重要的应用价值。对科学计算可视化的相关技术进行研究,提出高效的体绘制方案,对于完善可视化理论、丰富体绘制的应用领域都有着举足轻重的意义。光线投射算法是经典的直接体绘制算法之一,图像绘制质量高,现已得到大量的实际应用。由于三维体数据量比较大,光线投射算法基于体素的绘制导致计算复杂度很高,绘制速度慢,实时性较差。本文对光线投射算法的研究主要围绕提高绘制效果,达到实时绘制的目的展开。主要工作内容包括:(1)利用八叉树编码的紧致包围盒算法来优化绘制效果。该算法对体数据进行虚拟分割产生子块,遍历八叉树时选择有效子块,这样可以跳过无效体素(空体素),从而降低计算量,提高绘制速度。(2)对Blinn-Phong光照模型进行改进以获得更好的体绘制效果。把梯度模作为系数,引入光照模型中,增强组织边界处的光照强度,可以有效提高绘制效果。(3)基于GPU的并行计算框架,对体绘制流程进行重构,将原来在CPU中进行的光线进入点计算、离开点计算和光线遍历采样等过程移至GPU中进行并行处理,并且适当均衡顶点处理器和片段处理器的计算性能,利用GPU的高速浮点计算能力,达到实时绘制的目的。
魏宇[5](2014)在《三维地震数据处理及剖面抽取算法研究》文中研究表明随着三维地震勘探技术的发展,地震勘探所得到的实验数据量飞速增长,因此地震解释系统对三维地震数据可视化处理技术的要求也不断提高。为了满足日益增长的需求,我们需要高效高质的地震数据处理、存储、可视化及剖面抽取等算法。使用三维地震数据处理及剖面抽取算法,地震解释人员可以更直观细致地观察地震数据体的内部结构。最常用的三维地震数据处理方法包括体绘制、剖面抽取等。通过使用体绘制技术,能够显示数据体的内部特征。通过对地震数据进行剖面抽取、显示以及交互操作,可以更加精准正确地进行地震解释。本文对三维地震数据处理算法和剖面抽取算法进行了研究。研究并实现的内容主要体现在以下几方面:三维地震数据预处理,大规模数据存储、加载处理,三维地震数据直接体绘制处理以及地震数据的剖面抽取技术。首先,本文对三维地震数据的预处理进行了讨论。主要研究了针对SEG-Y类型的三维地震数据的去噪方法。其次,采用了基于八叉树存储结构的LDM文件格式,通过将SEG-Y格式文件转换成LDM格式文件,提高了三维地震数据存取和渲染效率。然后,本文对三维地震数据体绘制处理技术进行了研究与实现。对体绘制技术尤其是直接体绘制技术进行了讨论,研究了光线投射算法、足迹表法和错切-变形算法等直接体绘制算法。针对各种体绘制算法的优缺点,结合三维地震数据可视化与地震解释的实际需求,我们采用光线投射算法对三维地震数据进行可视化处理。最后,对三维地震数据的剖面抽取及显示进行讨论,并且结合八叉树存储结构的特点,提出了三维地震数据正交剖面及任意剖面的抽取显示算法。本文致力于三维地震数据处理及剖面抽取算法的研究,通过在三维地震数据中引入八叉树数据结构提高了剖面抽取和显示的效率。三维地震数据处理是地质勘探工作中非常重要的一部分,三维地震数据可视化技术可以将数据体直观地呈现在地震解释人员面前,使地震解释人员能更深入了解所测工区的地质形态和地质结构分布,从而为油气藏的勘探工作提出更好的决策方法。本文的工作为三维地震数据处理提供了一种新的思路,可辅助地震解释人员更高效地对地震数据进行解释。
蒋秉川[6](2013)在《基于体素模型的战场环境建模与可视化研究》文中指出本文主要研究基于体素模型的战场环境建模及可视化相关理论与技术,侧重解决利用体素模型实现多分辨率地形的建模和利用间接体绘制方法实现多分辨率体素地形渲染的两个问题。重点对基于体素模型的战场环境建模方法和体绘制方法、基于体素模型的地形表达、利用基于特征点的双重移动立方体改进算法实现多分辨率体素地形渲染及基于体素模型实现战场环境动态变化模拟(以弹坑形成过程为例)等进行了研究。具体研究工作如下:1.提出当前战场环境建模的主要问题:基于面模型的战场环境建模,难以揭示战场环境中相关要素的内部属性和规律;当前的三维战场环境难以体现战场环境的多维性、动态性,难以描述要素与要素之间的影响和联系。本文在系统分析了三维数据模型、体绘制相关技术及战场环境建模等几个方面的发展现状和国内外研究现状的基础上,讨论了利用体素模型实现战场环境建模的可行性。2.详细阐述了体绘制与体模型的相关概念。并对计算机图形学领域及战场环境仿真中的“体素”和“体素模型”概念进行了区分。讨论了体绘制的相关算法及战场环境建模的相关概念,并对体绘制在战场环境表达及三维战场态势表达中的应用进行了分析和展望。3.阐述并分析了战场环境体素数据模型。讨论了基于体素模型的战场环境认知与抽象,提出构成战场环境空间的基本体元,给出了战场环境的几种体素数据结构并描述了体素数据结构的空间拓扑关系。对战场环境各要素的不同体态、是否适合体建模及体绘制方法进行了详细分析,在此基础上提出了战场环境体要素的分类方法,并以体素地形建模为例分析了基于体素模型的战场环境建模方法。4.分析了基于体素模型的三维战场地形要素表达的特点及表达方法,认为体素模型能够实现复杂地形的建模,并用于战场环境动态变化过程的模拟。分析了原始的移动立方体算法,利用基于特征点的双重移动立方体改进算法实现多分辨率体素地形表面的提取,提出用“裙带”方法消除网格裂缝。采用三线性投射的纹理映射算法,提高了体素地形渲染的真实感效果。5.设计并实现了基于体素模型的多分辨率地形可视化原型系统。对双重移动立方体改进算法的对地形渲染的影响因子进行了实验,得出各影响因子的最佳取值区间。对不同尺寸不同类型的复杂体素地形渲染进行了实验,并对双重移动立方体改进算法与C4 Engine引擎的算法进行了对比实验。分析讨论了体素模型的实时构模原理,并基于双重移动立方体改进算法进行了多分辨率体素地形的实时构模实验。在此基础上,讨论分析了爆炸毁伤模型,并基于体素模型实现了弹坑形成的过程模拟。
岑梓源[7](2013)在《基于GPU的医学图像体绘制技术研究》文中提出直接体绘制技术将计算或测量得到的三维体数据直接渲染到屏幕上,为研究人员观察数据提供了最可靠和有用的手段。体绘制技术在医学图像处理中应用最为广泛,发展最为迅速。近年来随着图形处理器(GPU)的高速发展,GPU的处理能力已大大超越CPU,这使得实时体绘制成为可能。因而基于GPU的体绘制成为了最热的研究和应用方向,然而由于医学数据的自身复杂性和动态医学数据的出现,目前流行的体绘制技术还不能有效地实现效果。另外,如何构建友好的人机交互,使操作人员可以方便、灵活地通过操作体绘制可视化系统来得到需要的三维重建图像,也是一个值得研究的问题。本文面向医学图像应用需求,着力于解决如何快速实时显示、如何有效显示研究人员的感兴趣的信息、以及如何实时快速实现动态体绘制,提供友好方便的可视化系统界面等问题。本文研究基于GPU的快速实时高质量体绘制技术,并且深入探讨加速技术、高维传递函数设计、四维动态显示和三维可视化系统的设计。本文所取得的主要研究成果如下:1)研究和实现了基于GPU的实时光线投射体绘制算法。研究了体绘制的原理和渲染流程,利用Cg和OpenGL实现了灵活的体绘制框架,通过着色器语言可以方便地实现一般绘制、最大密度投影绘制、等值面绘制、Phong光照绘制等常用的绘制效果。并进一步研究了实时加速的方法,包括光线提前终止法和基于八叉树的无效体素跳跃法,实验表明,使用了加速算法在不影响绘制效果的基础上大大提高体绘制速度。2)为了更好地绘制医生感兴趣的区域,必须设计适合的传递函数。基于高维直方图的高维传递函数交互设计法是目前流行的方法,但是该方法设计复杂且效果不理想。针对高维特征的传递函数设计问题,本文提出一个基于改进的K均值(K-Means++)聚类的高维传递函数自动设计与交互式的体绘制方法。实验结果表明,该方法能消除高维传递函数设计的复杂性,并且能有效地融合多种人体组织结构特征,提高渲染效果。3)传统的三维医学图像重建技术无法满足动态四维医学影像重建的需求,究其原因,四维医学影像的庞大数据量使传统重建技术很难实现高性能实时绘制。本文从该需求出发,提出并实现一种基于GPU的动态四维快速体绘制方法,给出四维动态绘制流程。在保证体绘制质量不下降的情况下,相比传统的光线投射算法其性能得到较大程度的提高。4)在前面研究的基础上,本文研究并实现了基于GPU的三维可视化系统,实现了三维重建视图和辅助视图,及相关的旋转、缩放、切割操作实现,设计了传递函数交互设计界面。本文提出一种改进的基于体标记的体切割算法,以达到可以高度灵活地交互和实时切割操作目的。算法借助GPU光线投射算法的助理面资源,模拟光线投射的思想,把切割的复杂度由体数据规模相关优化到用户屏幕切割区域相关。该算法能灵活按照用户指定区域进行个性化切割,同时不改变体绘制的绘制流程和渲染性能。本文探讨研究基于GPU的快速实时高质量体绘制技术,并且深入探讨加速技术、高维传递函数设计、四维动态显示和三维可视化系统的设计。为体绘制技术理论提供良好的参考和新的思路。
王磊[8](2013)在《工业CT断层数据体绘制技术中若干问题研究》文中研究说明作为全球公认的最佳工业无损检测技术,工业CT目前已经在设计、加工、制造等领域获得较为广泛的应用。基于工业CT断层图像的三维体绘制技术是工业检测领域中所急需的技术,利用它可以实现部件的三维检测,从而有效避免人的主观因素带来的检测和分析误差。本文针对工业CT断层数据带有严重噪声及光学传输函数对体绘制结果影响等因素,对工业CT断层直接体绘制技术中若干关键问题展开了深入研究,主要包括基于非局部特性的工业CT数据去噪方法、面向工业CT数据性质和面向绘制结果的光学传输函数设计方法、基于改进八叉树的细粒度工业CT断层数据并行体绘制方法及基于辅助序列的工业CT体数据的线特征提取等。本文面向工业CT数据去噪过程既要有效去除各种噪声,又不能丢失大量细节这一重要问题,主要利用非局部思想研究了工业CT断层图像的有效去噪方法。针对传统非局部均值滤波算法中非最优化计算、块的距离计算容易受到噪声影响等问题,本文提出了基于结构相似性指数、Tchebichef矩、非下采样Contourlet等一系列改进算法,有效地提高了子块之间相似度描述的准确性。实验结果表明,本文提出的算法既能有效的去除工业CT断层数据中的各种噪声,又能尽量保持工业CT断层数据中的细节信息不丢失。高效准确的光学传输函数设计是工业CT断层数据直接体绘制中另一个重要的科学问题,也是关键技术之一。本文从工业CT体数据本身的性质和中间绘制结果评价两个不同角度对光学传输函数设计方法展开了深入的研究。对于带有轻微伪影的体数据,本文提出的基于Fisher准则的光学传输函数设计方法能够提供令人满意的绘制结果。针对利用传统直方图方法会丢失重要的空间信息这一问题,本文提出了利用核估计进行光学传输函数设计的方法。实验结果表明,本文提出的方法能有效的进行光学传输函数设计。同时,本文把光学传输函数的设计转化为函数寻优问题,利用绘制结果图像的质量评价结合基于自然选择学说的粒子群算法进行优化,获得了良好的绘制效果。一般而言,工业CT断层数据体绘制技术如期望在工业生产中获得大规模应用,一方面需要很快的绘制速度,另一方面计算设备不能要求过高。本文通过对常用多种工业CT体绘制方法在性能上进行了充分地比较和分析的基础上,提出了利用改进八叉树的细粒度并行体绘制方法,利用CUDA技术完成算法实现。实验结果显示,本文提出的方法在保持绘制质量不下降的基础上,绘制时间明显缩短,因此更适用于工业CT实时绘制的场合。最后,为了获得工业CT数据高效稀疏表示形式,本文研究了工业CT体数据的线特征提取技术。通过改进楔形波变换进行快速线特征提取,同时结合辅助信息融合的方法对工业CT体数据进行线特征提取。实验表明,本文提出的算法能快速有效提取工业CT体数据中的线特征,同时能够一定程度上抑制面特征被一同检测出来。
周大鑫,周茂林,邹文,鲁才[9](2011)在《基于立方体元的Shear-warp体绘制加速算法》文中提出大规模三维地震数据的直接体绘制,是一个计算和数据双重密集型问题。为了提高三维图像的重建效率,提出了一种基于立方体元的Shear-warp地震数据体绘制算法。该算法通过构建立方体元在相邻的体素点之间建立联系;然后根据地震数据的特征对体元进行分类,在绘制过程中通过二叉树索引,快速定位分类结果。通过索引结果,避免了对等值体元的插值计算和跳过透明体元,提高了绘制速度。经实验结果表明,Shear-warp算法得到了有效加速。
黄舒舒[10](2011)在《基于MITK的医学图像三维重建研究》文中提出医学图像三维可视化是计算机可视化领域的一个重要研究分支,是当前研究的一个热点。医学图像三维可视化技术提供更多的诊断信息,辅助医生进行病情诊断和手术指导,提高了医疗诊断的准确性和科学性。本文主要研究了基于GPU加速的光线投射法的医学图像三维可视化系统。论文研究的具体工作有:1)医学图像预处理的研究,主要是对断层图像序列进行滤波、图像增强等预处理操作,根据实验结果分析选取一种较好的滤波算法,为医学图像的三维重建和三维显示提供良好的先决条件。2)医学图像的三维重建研究。首先介绍了体绘制的原理和实现流程,并详细介绍了医学图像三维重建的传统体绘制算法:光线投射法,Shear Warp法,Splatting法的原理和绘制过程。对体绘制算法中经典的光线投射算法进行重点讨论,对它进行改进实现了基于GPU加速的体绘制算法。3)设计并实现了一个医学图像三维可视化系统。在该系统中,CT影像作为主要的载入数据,对载入的数据进行分割并选择基于GPU加速三维重建算法实现了三维可视化,得到的三维投影图像可以从任意视角进行观察,并进行定性定量的分析。运用Visual Studio 6.0+MITK开发工具,实现了一个医学CT影像三维可视化系统。实验表明将基于GPU加速的光线投射法应用于该三维可视化实现系统中,能够加快三维重建的绘制速度,具有很好的实用性和可行性。
二、基于八叉树快速分类的Shear-Warp交互式体绘制算法(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于八叉树快速分类的Shear-Warp交互式体绘制算法(论文提纲范文)
(1)电磁数据三维可视化关键技术研究及其应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究工作的背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 科学可视化 |
1.2.2 三维可视化方法 |
1.2.3 电磁数据三维可视化 |
1.3 主要工作内容及组织结构 |
1.3.1 本文的研究内容 |
1.3.2 本文的创新点 |
1.3.3 本文的组织结构 |
第二章 三维可视化相关技术介绍 |
2.1 三维数据场可视化 |
2.1.1 体数据的定义 |
2.1.2 数据类型 |
2.1.3 可视化流程 |
2.2 面绘制 |
2.2.1 行进立方体算法(Marching Cubes) |
2.2.2 行进四面体算法(Marching Terahedra) |
2.2.3 剖分立方体算法(Dividing Cubes) |
2.3 直接体绘制 |
2.3.1 光线投射算法(Ray Casting) |
2.3.2 抛雪球算法(Splatting) |
2.3.3 错切-变形法(Shear-Warp) |
2.3.4 基于硬件的三维纹理映射(3D Texture-Mapping Hardware) |
2.4 曲面细分技术 |
2.4.1 循环细分算法(Loop Subdivision) |
2.4.2 改进的蝶形细分算法(Modified Butterfly Subdivision) |
2.5 GPU编程 |
2.5.1 可编程渲染管线 |
2.5.2 着色器语言 |
2.6 本章小结 |
第三章 柱坐标系下电磁数据等值面提取 |
3.1 Marching Cube33 算法 |
3.1.1 面歧义 |
3.1.2 内部歧义 |
3.1.3 网格剖分情况 |
3.2 柱坐标系下网格映射算法 |
3.2.1 柱坐标系下的规则网格 |
3.2.2 结构化网格映射到规则网格 |
3.3 柱坐标系下等值面提取算法 |
3.3.1 圆柱规则网格数据输入 |
3.3.2 等值面生成 |
3.3.3 曲面细分 |
3.3.4 法向量计算 |
3.3.5 CMC33 算法流程 |
3.4 实验结果与分析 |
3.4.1 实验环境 |
3.4.2 实验结果 |
3.4.3 结果分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 柱坐标系下电磁数据直接体绘制 |
4.1 柱坐标系下GPU光线投射算法 |
4.1.1 基于颜色显示表的传递函数 |
4.1.2 投射光线生成 |
4.1.3 采样坐标转换 |
4.2 基于混合八叉树的柱形体数据组织 |
4.2.1 混合八叉树 |
4.2.2 无效体素剔除 |
4.3 CRCLUT算法流程 |
4.4 实验结果与分析 |
4.4.1 实验环境 |
4.4.2 实验结果 |
4.4.3 结果分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 电磁数据后处理可视化系统设计与实现 |
5.1 需求分析 |
5.2 开发环境 |
5.3 网络架构 |
5.4 系统设计与实现 |
5.4.1 第三方库 |
5.4.2 功能模块 |
5.4.3 系统实现 |
5.5 系统展示 |
5.5.1 可视化模块 |
5.5.2 消息通信模块 |
5.6 本章小结 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 未来展望 |
致谢 |
参考文献 |
(2)基于二叉树的海量地震数据多分辨率体绘制技术(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1.绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 三维地震数据体绘制数据处理技术 |
1.2.2 多分辨率三维地震数据体绘制技术 |
1.3 章节安排 |
2.相关理论与技术 |
2.1 体绘制原理 |
2.1.1 光线投射算法 |
2.1.2 抛雪球法 |
2.1.3 错切-变形法 |
2.1.4 体绘制算法比较 |
2.2 多分辨率原理与思想 |
2.3 三维体数据的压缩 |
2.3.1 八叉树结构数据压缩 |
2.3.2 二叉树结构体数据压缩 |
2.3.3 八叉树数据压缩和二叉树数据压缩优缺点比较 |
2.4 二叉树空间索引和八叉树空间索引比较分析 |
3.大规模三维地震体数据二叉树分割及处理方法 |
3.1 三维地震体数据处理流程及数据格式 |
3.2 三维地震体数据二叉树分割与实现方法 |
3.2.1 地震数据分块设计原则 |
3.2.2 三维地震体数据分块设计与实现 |
3.3 二叉树数据组织方式 |
3.4 多分辨率三维地震体数据的构建 |
3.5 大规模三维地震多分辨率体数据分割结果 |
4.边界处理算法 |
4.1 二叉树空间索引边界处理算法 |
4.1.1 最外层二叉树空间索引 |
4.1.2 边界二叉树空间索引数据结构 |
4.2 体绘制边界插值处理方法 |
4.2.1 分块边界插值 |
4.2.2 分块边界失真处理 |
4.3 边界处理效果分析 |
5.目标提取及结果分析 |
5.1 OSG渲染引擎 |
5.2 目标提取 |
5.3 结果分析 |
6.总结与展望 |
6.1 研究总结 |
6.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
(3)大规模地震体层位交互式提取与可视化研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本文主要工作及组织结构 |
第2章 地震体绘制及体数据组织方法 |
2.1 地震体绘制 |
2.1.1 三维绘制技术 |
2.1.2 传递函数及数据-纹理映射机制 |
2.1.3 基于三维纹理映射层位提取的挑战 |
2.2 地震体数据分层分块处理 |
2.2.1 大规模地震体数据 |
2.2.2 分层分块技术 |
2.2.3 大规模地震体可视化中分层分块技术的应用 |
2.2.4 多分辨率层位提取的挑战 |
2.3 本章小结 |
第3章 多级优化的层位快速生成技术 |
3.1 层面三角形与多体块的快速相交探测算法 |
3.1.1 判交和遍历方法的分析 |
3.1.2 快速相交探测算法的确立 |
3.2 基于分离轴理论实现精确的相交测试判断 |
3.3 基于相交体块的层面三角形分割 |
3.4 层面划分中拓扑结构的优化 |
3.5 本章小结 |
第4章 层位的交互式提取及优化 |
4.1 视点变换 |
4.2 层位拖拽 |
4.3 本章小结 |
第5章 实验结果与分析 |
5.1 实验环境 |
5.1.1 硬件配置 |
5.1.2 软件环境 |
5.1.3 实验数据 |
5.2 绘制效果展示与分析 |
5.3 交互过程优化效果分析 |
5.3.1 视点变换的优化 |
5.3.2 层位拖拽的优化 |
5.4 层面生成时间的测试与分析 |
5.4.1 整体处理时间测试分析 |
5.4.2 不同规模体数据情况下的时间分析 |
5.4.3 基于八叉树的相交探测时间比较 |
5.5 实验结果总结 |
第6章 结论 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 未来工作展望 |
参考文献 |
附录A 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
(4)基于GPU的光线投射体绘制加速算法的研究与实现(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外相关领域的研究现状 |
1.2.1 基于体绘制加速算法的研究现状 |
1.2.2 基于GPU的硬件加速的研究现状 |
1.3 本文的研究内容 |
1.4 论文的组织结构 |
第2章 基于光线投射体绘制算法的研究 |
2.1 体数据研究 |
2.1.1 体数据分类 |
2.1.2 CT值体数据 |
2.2 体绘制的光学模型研究 |
2.2.1 吸收模型 |
2.2.2 发射模型 |
2.2.3 混合模型 |
2.3 经典体绘制算法的研究与分析 |
2.4 传统光线投射算法的实现过程 |
2.4.1 光线投射算法的实现原理 |
2.4.2 光线投射算法的实现过程 |
2.5 基于Blinn-Phong光照模型的光线投射算法研究 |
2.6 基于八叉树编码的光线投射加速算法 |
2.6.1 体数据分割 |
2.6.2 八叉树编码 |
2.6.3 判断有效体素 |
2.7 本章小结 |
第3章 基于GPU的光线投射体绘制算法的研究 |
3.1 基于GPU的光线投射体绘制加速算法 |
3.2 基于GPU的光线投射体绘制算法的实现 |
3.2.1 CPU处理阶段 |
3.2.2 线程结构分配 |
3.2.3 顶点任务处理过程 |
3.2.4 片段任务处理过程 |
3.3 实验结果 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于GPU的光线投射体绘制系统的设计与实现 |
4.1 基于GPU的光线投射体绘制系统的设计 |
4.1.1 系统需求分析 |
4.1.2 系统整体框架设计 |
4.1.3 系统功能模块设计 |
4.2 基于GPU的光线投射体绘制系统的实现及测试 |
4.2.1 系统的实现环境 |
4.2.2 系统的实现及测试 |
4.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间所取得的成果 |
致谢 |
(5)三维地震数据处理及剖面抽取算法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 地震数据领域 |
1.2.2 信息可视化领域 |
1.3 本文工作 |
1.4 本文内容安排 |
第2章 地震数据预处理和八叉树存储 |
2.1 三维地震数据格式 |
2.2 三维地震数据预处理 |
2.3 LDM 文件存储格式 |
2.4 三维地震数据八叉树存储方法 |
2.4.1 八叉树的拓扑结构 |
2.4.2 八叉树存储结构 |
2.4.3 八叉树编码 |
2.4.4 八叉树索引表 |
2.4.5 八叉树文件及索引 |
2.5 八叉树空间位置和 Morton 码的转换方法 |
2.6 八叉树存储方法的优点 |
2.7 本章小结 |
第3章 三维地震数据体绘制 |
3.1 体绘制相关知识 |
3.2 直接体绘制过程中的关键问题 |
3.3 直接体绘制技术 |
3.3.1 光线投射法 |
3.3.2 足迹表法 |
3.3.3 错切-变形法 |
3.3.4 其他体绘制方法 |
3.3.5 体绘制的加速方法 |
3.4 三维地震数据加载 |
3.4.1 加载调度策略 |
3.4.2 内存缓冲区管理 |
3.5 三维地震数据可视化处理算法实现及改进 |
3.5.1 LDM 相关知识 |
3.5.2 光线投射算法改进 |
3.5.3 三维地震数据可视化 |
3.6 三维地震数据体绘制处理的意义 |
3.7 本章小结 |
第4章 地震剖面的抽取和显示 |
4.1 地震剖面介绍 |
4.2 正交剖面抽取算法 |
4.3 任意剖面抽取算法 |
4.4 抽取地震剖面的意义 |
4.5 本章小结 |
第5章 系统设计及实验效果 |
5.1 系统设计方案及开发环境 |
5.2 地震数据预处理模块 |
5.3 三维地震数据加载模块 |
5.3.1 数据加载调度实现 |
5.3.2 内存缓冲区管理实现 |
5.4 三维地震数据体绘制模块 |
5.5 剖面抽取模块 |
5.6 实验数据分析及实验效果图 |
5.6.1 实验数据分析 |
5.6.2 三维地震数据可视化效果 |
5.6.3 剖面抽取效果图 |
5.7 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 本文总结 |
6.2 未来展望 |
参考文献 |
致谢 |
(6)基于体素模型的战场环境建模与可视化研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 关于三维数据模型的研究现状 |
1.2.2 关于体绘制的研究现状 |
1.2.3 关于战场环境建模的研究现状 |
1.3 研究现状分析 |
1.3.1 战场环境的特点 |
1.3.2 目前战场环境建模存在的问题 |
1.4 研究目标 |
1.5 论文组织结构 |
第二章 基于体素模型的战场环境建模与可视化基础 |
2.1 体绘制与体素模型 |
2.1.1 体绘制相关概念 |
2.1.2 体模型概念 |
2.1.3 不同领域内的概念区别 |
2.2 体绘制算法 |
2.2.1 体渲染管线的组成 |
2.2.2 体绘制算法的分类 |
2.3 战场环境建模基础 |
2.3.1 战场环境建模相关概念 |
2.3.2 基于面模型的战场环境建模 |
2.4 体素模型在战场环境仿真中的应用 |
2.4.1 体素模型在战场环境表达中的应用 |
2.4.2 体素模型在三维战场态势表达中的应用 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于体素模型的战场环境建模 |
3.1 基于体素模型的战场环境认知与抽象 |
3.2 战场环境体素数据模型 |
3.2.1 战场环境空间基本体元 |
3.2.2 体数据结构 |
3.2.3 空间拓扑关系 |
3.3 战场环境体要素分类方法 |
3.3.1 战场环境体素模型适应性分析 |
3.3.2 战场环境体要素分类 |
3.4 基于体素模型的战场环境建模 |
3.5 本章小结 |
第四章 基于体素模型的多尺度地形可视化 |
4.1 体素地形模型 |
4.1.1 数据来源 |
4.1.2 体素地形模型建模算法 |
4.2 基于体素模型的三维战场地形环境表达 |
4.2.1 基于体素模型的三维战场地形要素表达特点 |
4.2.2 基于体素模型的三维战场地形要素表达方法 |
4.3 基于移动立方体算法的单一分辨率体素地形可视化 |
4.3.1 基于原始移动立方体算法的体素地形可视化 |
4.3.2 原始移动立方体算法的问题 |
4.4 基于特征点的双重立方体体素地形多分辨率建模算法的改进 |
4.5 基于移动正方形算法的多尺度地形裂缝消除 |
4.6 基于三线性投射算法的体素地形纹理渲染 |
4.7 本章小结 |
第五章 基于体素模型的多尺度地形实验分析 |
5.1 多尺度体素地形原型系统VoxelTerrainEngine |
5.2 基于体素模型的多尺度地形算法实验 |
5.2.1 基于双重移动立方体算法的多尺度体素地形影响因子分析实验 |
5.2.2 基于双重移动立方体算法的不同类型复杂地形渲染实验 |
5.2.3 基于双重移动立方体算法的多尺度体素地形算法与其他算法实验对比 |
5.2.4 多分辨率体素地形的多层等值面渲染实验 |
5.3 基于体素模型的战场环境动态变化过程模拟实验 |
5.3.1 基于体素模型的动态地形实时构模 |
5.3.2 战场地形环境局部变化实验 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 论文总结 |
6.1.1 主要研究工作 |
6.1.2 主要创新点 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
作者简历 |
(7)基于GPU的医学图像体绘制技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
目录 |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 三维可视化技术综述 |
1.2.1 三维规则数据场可视化方法 |
1.2.2 通用图形处理器 |
1.3 体绘制关键技术和研究现状 |
1.3.1 直接体绘制速度改进研究现状 |
1.3.2 直接体绘制的质量改进研究现状 |
1.4 课题研究目的及创新 |
1.4.1 实时体绘制 |
1.4.2 传递函数设计研究 |
1.4.3 动态四维体绘制研究 |
1.4.4 实时快速的体切割算法研究 |
1.5 论文章节安排 |
第二章 基于 GPU 的快速体绘制算法 |
2.1 引言 |
2.2 体绘制算法原理 |
2.2.1 体绘制的光学积分模型 |
2.2.2 图像合成 |
2.2.3 体绘制整体流程 |
2.3 基于 GPU 的光线投射算法实现 |
2.3.1 光线投射算法基本原理 |
2.3.2 光线交点确定 |
2.3.3 分类 |
2.3.4 图像合成 |
2.4 加速优化技术 |
2.4.1 提前光线终止 |
2.4.2 剔除无效体素 |
2.5 绘制效果 |
2.6 实验结果与分析 |
2.7 本章小结 |
第三章 基于 K-Means++聚类的高维传递函数设计 |
3.1 引言 |
3.2 算法实现介绍 |
3.2.1 算法流程框架 |
3.2.2 体数据的预处理 |
3.2.3 特征提取 |
3.2.4 K-Means++聚类 |
3.2.5 基于分类的传递函数和体素合成 |
3.2.6 局部传递函数族操作界面 |
3.3 实验与分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 GPU 下四维动态实时体绘制 |
4.1 引言 |
4.2 动态四维体绘制 |
4.2.1 动态四维体绘制基本思想 |
4.2.2 动态四维绘制的改进 |
4.3 实验结果与分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于 GPU 的三维可视化系统设计 |
5.1 引言 |
5.2 系统平台软硬件配置 |
5.3 系统框架与模块 |
5.3.1 系统框架 |
5.3.2 系统主要软件模块 |
5.4 通用图像处理工具包 |
5.4.1 工具包架构 |
5.4.2 算法包各模块简介 |
5.5 DICOM 文件解析插件设计 |
5.5.1 DICOM 文件格式简介 |
5.5.2 DICOM 文件解析类库设计 |
5.5.3 Dicom 文件解析的过程 |
5.5.4 Dicom 图像信息 |
5.6 系统操作主界面设计 |
5.7 传递函数交互设计界面 |
5.8 不规则交互体切割实现 |
5.9 本章小结 |
总结与展望 |
主要研究成果 |
后续工作展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(8)工业CT断层数据体绘制技术中若干问题研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 工业 CT 及其体视化技术 |
1.2.1 工业 CT 技术 |
1.2.2 直接体视化技术 |
1.3 本文目的和意义 |
1.4 国内外研究现状 |
1.4.1 工业 CT 数据预处理技术国内外研究现状 |
1.4.2 工业 CT 体绘制中光学传输函数设计方法国内外研究现状 |
1.4.3 工业 CT 数据体绘制及其应用国内外研究现状 |
1.5 论文的主要内容与创新点 |
第2章 非局部特性下的工业 CT 图像去噪 |
2.1 引言 |
2.2 非局部均值算法 |
2.3 基于结构相似性指数的断层数据非局部均值分块机制 |
2.3.1 结构相似性指数 |
2.3.2 基于 SSIM 的 NL-means 分块机制 |
2.3.3 基于 SSIM 的非局部均值实验与分析 |
2.4 基于 Tchebichef 矩的相似度计算 |
2.4.1 Tchebichef 矩的定义 |
2.4.2 基于 Tchebichef 矩的断层数据块相似度计算 |
2.4.3 基于 Tchebichef 矩的非局部均值滤波实验与分析 |
2.5 基于非下采样 Contourlet 变换的 NL-means 去噪算法 |
2.5.1 非下采样轮廓波变换 |
2.5.2 基于非下采样 Contourlet 变换的 NL-means 去造策略 |
2.5.3 基于 NSCT 的非局部去噪实验与分析 |
2.6 本章小结 |
第3章 工业 CT 体绘制中光学传输函数设计 |
3.1 引言 |
3.2 基于 Fisher 的光学传输函数设计 |
3.2.1 体数据直方图的构建 |
3.2.2 工业 CT 体绘制中的光学传输函数模型 |
3.2.3 Fisher 准则 |
3.2.4 基于 Fisher 准则的光学传输函数设计方法 |
3.2.5 基于 Fisher 准则的光学传输函数设计实验与分析 |
3.3 基于核估计的光学传输函数设计 |
3.3.1 非参数估计 |
3.3.2 基于 Parzen 窗的概率密度估计 |
3.3.3 基于核估计的工业 CT 体数据估计 |
3.3.4 噪声鲁棒性的目标函数构造 |
3.3.5 基于核估计的光学传输函数设计实验与分析 |
3.4 基于自然选择粒子群的光学传输函数设计方案 |
3.4.1 基于自然选择粒子群的光学传输函数设计方案概述 |
3.4.2 混合加权模式的绘制结果评估方法 |
3.4.3 基于自然选择粒子群的最优光学传输函数计算 |
3.4.4 基于自然选择粒子群的光学传输函数设计实验与分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于改进八叉树的工业 CT 数据并行体绘制 |
4.1 引言 |
4.2 结合灰度窗和光学传输函数的工业 CT 体数据层间插值 |
4.2.1 体数据插值模型 |
4.2.2 结合灰度窗和光学传输函数设计结果的插值 |
4.3 常用工业 CT 体视化方法对比与分析 |
4.3.1 光线投射法 |
4.3.2 Splatting 法 |
4.3.3 错切-变形法 |
4.3.4 纹理绘制法 |
4.3.5 工业 CT 数据体视化性能比较实验与分析 |
4.4 基于改进八叉树的并行光线投射绘制方法 |
4.4.1 并行体绘制算法 |
4.4.2 基于改进八叉树的工业 CT 体素编码加速策略 |
4.4.3 基于改进八叉树的并行光线投射体绘制方法 |
4.5 基于改进八叉树的并行光线投射绘制实验与分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 基于辅助信息融合的改进 Wedgelet 的工业 CT 数据线特征提取 |
5.1 引言 |
5.2 楔形波变换 |
5.2.1 楔形波字典的构建 |
5.2.2 楔形波变换原理 |
5.3 楔形波变换快速计算策略 |
5.4 信息融合框架下的楔形波体数据线特征提取 |
5.5 基于辅助信息融合的工业 CT 数据线特征提取实验与分析 |
5.5.1 快速楔形波分解实验与分析 |
5.5.2 基于辅助信息融合工业 CT 数据线特征提取实验与分析 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
(10)基于MITK的医学图像三维重建研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 医学图像可视化的关键技术 |
1.3.1 医学图像预处理 |
1.3.2 医学图像可视化技术 |
1.3.3 针对体绘制加速的研究 |
1.4 本文研究工作 |
1.5 本章小结 |
2 医学图像的获取及预处理 |
2.1 医学图像的获取 |
2.1.1 DICOM3.0标准 |
2.1.2 DICOM标准在MITK中的实现 |
2.2 医学图像的预处理 |
2.2.1 图像处理相关知识 |
2.2.2 二维图像滤波 |
2.3 总结 |
3 医学图像三维重建传统算法 |
3.1 医学图像三维重建技术 |
3.1.1 体绘制算法原理 |
3.1.2 体绘制的过程 |
3.1.3 体绘制算法中的光学模型 |
3.2 体绘制算法的具体实现 |
3.2.1 Ray Casting体绘制算法 |
3.2.2 Splatting体绘制算法 |
3.2.3 Shear Warp体绘制算法 |
3.2.4 基于GPU加速的体绘制算法 |
3.3 本章小结 |
4 基于GPU加速的体绘制算法 |
4.1 MITK简介 |
4.1.1 MITK的设计目标 |
4.1.2 MITK的整体计算框架 |
4.1.3 基于数据流模型的整体框架的介绍 |
4.1.4 MITK的数据模型以及算法模型 |
4.1.5 MITK的基础设施搭建 |
4.2 基于GPU加速的光线投射法 |
4.2.1 GPU简介 |
4.2.2 基于GPU加速的光线投射法 |
4.2.3 基于GPU加速的光线投射法的实现 |
4.2.4 空体素的跳跃 |
4.3 总结 |
5 医学图像三维可视化系统实现 |
5.1 系统总体设计 |
5.2 系统子功能模块的设计与实现 |
5.2.1 数据的载入与管理 |
5.2.2 图像的显示 |
5.2.3 二维处理 |
5.2.4 医学图像体数据分割 |
5.2.5 三维体数据的绘制 |
5.2.6 体数据的切割 |
5.2.7 任意方向切片的提取 |
5.3 本章小结 |
6 结论 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
致谢 |
四、基于八叉树快速分类的Shear-Warp交互式体绘制算法(论文参考文献)
- [1]电磁数据三维可视化关键技术研究及其应用[D]. 陈简. 电子科技大学, 2020(07)
- [2]基于二叉树的海量地震数据多分辨率体绘制技术[D]. 候志杰. 中国地质大学(北京), 2019(02)
- [3]大规模地震体层位交互式提取与可视化研究[D]. 陈宗利. 中国石油大学(北京), 2018(02)
- [4]基于GPU的光线投射体绘制加速算法的研究与实现[D]. 张鹏. 北京工业大学, 2018(05)
- [5]三维地震数据处理及剖面抽取算法研究[D]. 魏宇. 吉林大学, 2014(09)
- [6]基于体素模型的战场环境建模与可视化研究[D]. 蒋秉川. 解放军信息工程大学, 2013(07)
- [7]基于GPU的医学图像体绘制技术研究[D]. 岑梓源. 华南理工大学, 2013(01)
- [8]工业CT断层数据体绘制技术中若干问题研究[D]. 王磊. 哈尔滨工程大学, 2013(04)
- [9]基于立方体元的Shear-warp体绘制加速算法[J]. 周大鑫,周茂林,邹文,鲁才. 物探化探计算技术, 2011(05)
- [10]基于MITK的医学图像三维重建研究[D]. 黄舒舒. 西安工业大学, 2011(08)