体绘制

摘要： 目前,医学影像体绘制主要采用光线投射算法。随着计算机硬件技术的快速发展以及医学体数据集的大量增加,对医学影像体绘制技术提出了更高的要求。基于物理特性光传输理论的蒙特卡罗光线追踪方法可以模拟光在介质中的真实传播路径,生成的图像能反映阴影、景深等信息,视觉效果更加逼真。通过设计加权追踪系数,引入细化包围盒算法对加权追踪进行优化,实现了基于加权追踪的多重散射光线追踪体绘制。实验结果表明,多重散射能够生成比单次散射更加平滑、细致逼真的图像,加权追踪的计算速度相比经典的Woodcock追踪算法加快了12.06%。

摘要： 医学图像三维重建体绘制不仅可以显示物体的表面形态,还能显示出物体的内部结构,比面绘制具有更好的绘制效果。本文首先简单介绍了体绘制的原理,其次详细论述了体绘制中常用的光线投射法,然后简单介绍了体绘制中抛雪球法、错切变形法和纹理映射法,最后简单论述了变换域体绘制中的频域体绘制和基于小波的体绘制。

摘要： 针对磁共振图像体绘制速度慢、绘制效果不佳等问题,提出一种改进的光线投射算法,用于对磁共振成像(MRI)下的乳腺以及病灶进行三维可视化。首先,利用线性最小均方误差(LMMSE)滤波器对乳腺磁共振图像进行降噪;然后,采用双线性插值运算和光线提前终止技术对光线投射算法进行改进以提高体绘制的算法;最后,利用VTK库实现乳腺MRI图像的三维可视化。实验结果表明:提出的方法能在保证图像质量的同时提高乳腺MRI图像的绘制速度,辅助医生直观地了解乳腺内部的情况。

摘要： Splatting是经典的基于物序的直接体绘制方法,运算数据量的多少制约着算法绘制图像的速度.为了进一步提升绘制速度,采用基于相邻层间相似性和空体素跳跃相结合的方法进行加速,在读取数据过程中对图片中的三维纹理数据进行筛选,并使用足迹表对筛选后的三维纹理数据进行二维投影,利用相邻层间相似性计算每一个点的灰度值,并根据灰度值将数据分类,算出对成像没有影响的空体素,跳过其绘制过程从而加速算法.实验结果显示,该算法能够在保证绘制图像质量的基础上,在一定程度上解决和改善Splatting算法数据的空间相关性和运算效率的问题.

摘要： 基于计算机可视化技术中的体绘制技术,对雷达回波数据进行三维可视化研究与应用:其中使用了光线投影法和最大强度投影法实现体绘制渲染,有效地重建和表达了雷达回波的三维空间结构,更为全面和直观的表达了雷达回波的空间分布状况。最后通过与互联网程序相结合,扩展了气象雷达的体绘制技术在实际中的应用形式。

摘要： 基于计算机可视化技术中的体绘制技术,对雷达回波数据进行三维可视化研究与应用:其中使用了光线投影法和最大强度投影法实现体绘制渲染,有效地重建和表达了雷达回波的三维空间结构,更为全面和直观的表达了雷达回波的空间分布状况.最后通过与互联网程序相结合,扩展了气象雷达的体绘制技术在实际中的应用形式.

摘要： CT断层影像三维重建技术是目前医学可视化研究的热点之一,为了更精准地获取病变部位的信息并使诊断过程更加方便,从一组CT切片图像中重建出三维图像就显得尤为重要.针对三维重建过程中体绘制的光线投射算法成像速度慢的问题,提出了将重采样过程中的三线性插值过程转化到二维数据场再进行插值的改进方法,在相对三线性插值法图像质量基本不变的情况下,成像时间节省约75％.

摘要： 基于气象数据直接体绘制的方法对三维云进行可视化时,如果使用低精度、少层级的网格数据就会造成模拟数据在垂直方向上相对稀少,从而导致云面会十分粗糙、渲染效果缺乏真实性.为了解决这个问题,本文提出一种利用纹理噪声引入随机抖动从而使云面细节丰富、有较强真实感的方法.首先生成3D Perlin噪声纹理并采样,再和气象数据的原始纹理以不同的比例进行融合.该方法可以让三维云整体有更好的立体感以及更佳的视觉感受.此外,仅仅用数值模拟绘制云虽然已经模拟了光的反射和吸收,但并未涉及到光的散射效应,所以使用数值模拟绘制出来的云真实感仍旧不够.为了绘制出更具有真实感的三维云,本文结合Cook Torrance光照模型和双向反射分布函数(BRDF)对传统光照模型进行改进.此改进模型考虑了材质微平面对光照的影响,运用到对三维云的可视化中,可以得到真实感较强的三维云仿真效果.

摘要： 背景CT数据的三维可视化是医学图像领域的热点。肝脾受创伤后解剖结构发生变化,构建相关的三维可视化模型难度较高,相关研究较少。目的本研究设计了多像素值提取优化的重映射方法,用于解决原有算法难以准确构建肝、脾破裂伤可视化模型的问题。方法收集解放军总医院第一医学中心2013年1月-2018年11月肝、脾破裂伤患者腹部增强CT数据15例,依据伤型分级和治疗等因素筛选男性9例,女性1例。首先利用多像素值提取的方法对CT全部DICOM数据构建体绘制模型,然后进行空间划分,最后对体绘制模型进行DICOM数据重映射与多层插值并得到最终可视化模型。结果本方法于2020年8-9月在解放军总医院第一医学中心肝胆胰外科学部应用。模型的构建所需时间为4.01~5.83 s,可准确描述CT数据信息,清晰显示肝脾实质裂伤、血肿及肝内血管损伤,辅助外科医生诊断病情并规划手术。结论本研究构建的肝、脾破裂伤可视化模型可应用于术前讨论、术中指导和术后复查;模型数据在手术仿真和临床教学等方面也具有一定的应用价值。

摘要： 空间环境数据可视化是空间环境预报和服务的重要手段.目前基于矢量量化的压缩体绘制算法均只考虑了数据特点和压缩效果,并未结合具体应用需求.为适应空间环境体数据可视化具体应用需求,提出了一种应用驱动的压缩体绘制算法—-基于权重的层次矢量量化算法(WHVQ).算法将体数据划分为43的数据块,并为数据块设置权重,重点关注区域的数据块赋予相对较大的权重值.然后,对各数据块用三层结构表示.最后,对次高层和最高层分别采用基于权重的主成分分析分裂法产生初始码书,并采用基于权重的LBG算法进行码书优化和量化.实验结果表明,该算法能够在保证整体压缩效果的同时,提升局部重点关注区域的重构质量.

摘要： 为了使体绘制的绘制结果更加真实,突出物体的纹理细节,同时保证实时交互性,本文提出了一种梯度的二次曲线插值重构方法,通过二次多项式对采样点的梯度进行重构,使得相邻采样点之间的梯度变化是沿着单位球面变化,然后根据重构得到的梯度进行局部光照渲染.实验结果表明,本文的方法具有较好的绘制性能,在保证绘制结果质量的前提下,比超高采样的直接体绘制具有更好的交互性;和预积分光照算法相比,本文的方法更加精确的计算了梯度,减少了误差,具有更好的光照渲染效果.

摘要： 目前，一种基于全视差的、采用体绘制方法的真三维显示技术逐渐成为了研究热点。由于体绘制 方法所需处理体素数据很大，而体素激活的随机顺序与体数据存储顺序不一致，因此需要在体素激活前对 体素按照立体显示的要求进行路径优化。本文针对该问题描述和分析了体素化过程，并提出一个典型的体素化流程。在此基础上，重点分析了流程中的体素路径优化算法，对其进行分析后进行数学建模并转化为TSP问题，最后提出了一个有助于解决该TSP 问题的方法，即“嵌套分块，路径优化，旋转扫描”。

摘要： 体绘制是科学计算可视化的重要手段,本文针对大规模数据场体绘制计算量大、效率低的问题,提出一种基于哈尔小波变换的三维规则网格数据场快速体绘制方法.采用整体描述、局部细化的策略对转换后的数据进行组织、管理和调度,实现了多尺度分析和快速随机存取,并有效解决了CPU在处理大规模数据集时纹理内存的局限；采用基于CUDA(计算统一设备架构)的GPU加速技术提高体绘制算法性能,很好地实现了大规模数据集的交互式可视化.

摘要： 体绘制与等值面绘制对电磁环境的表现侧重点不同,两者可以融合到一起绘制电磁环境.本文提出一种基于网格投影的电磁环境融合绘制算法,通过网格投影将等值面绘制融合到体绘制之中.本文的算法中以网格面代替等值面,将网格平行投影到体数据中获得等值网格面,然后投影的网格沿体绘制算法中光线投射的反方向映射到生成图像中,网格颜色与体绘制生成的像素值进行融合后生成新的融合绘制图像.电磁环境的融合绘制效果兼有体绘制与等值面绘制的效果,更有助于用户理解电磁环境.网格投影算法在统一计算设备架构下并行实现后,其执行效率完全能够达到实时,便于用户交互控制.

摘要： 三维超声成像是近年来医学图像研究的一个热门方向,在临床诊断和研究中具有重要的地位.本文首先概述了三维超声的发展和目前的临床应用现状,然后主要介绍了三维超声医学成像的技术研究内容.三维超声医学成像技术研究的主要内容包括超声医学图像的预处理,如图像滤波、图像的配准与融合等;组织器官的分割,三维重建的绘制算法,如面绘制、体绘制、网格模型简化等,以及三维可视化系统与GPU技术的研究.本文重点讨论了三维数据采集,三维重建的面绘制、体绘制算法和三维可视化系统方法,探讨其成像原理、临床应用现状以及未来发展趋势.

摘要： 本文基于光线投射的原理,在体显示图像合成过程中提出了利用采样点附近的剃度信息引入光照效果的一种方法.对临床CT影像数据进行了三维可视化应用,结果表明这种方法更能表达图像数据的细节,具有更好的图像质量,能更清晰的显示不同器官组织的位置结构关系,尤其是对于器官内发生病变的部位,在临床诊断上也更具实际意义.

摘要： 直接体绘制技术可通过传输函数的设置来提取感兴趣体数据特征,但是传输函数的设置往往盲目且复杂.对此问题,本文提出了一种基于体数据特征聚类的半自动传输函数设置算法.文中采用逐切片通过直方图识别聚类块个数,基于局部熵最小化对体数据切片进行二次分割来实现体数据的准确分类,并据此确定初始传输函数.在绘制时,用户只需通过改变个别聚类块的不透明度值来提取感兴趣区域.实验结果表明,本文的错切变形算法实现了体数据精确分类,提供了明确的可调参数以抽取感兴趣区域,简化了传输函数设置过程;且在GPU平台上绘制速度能达到每秒60-80帧.

摘要： 由于传统的图像分割方法不能清晰、准确地显示物体目标的部位，本文提出了基于 统计分析和3D区域生长法的肝脏分割方法。首先基于统计分析方法对原始腹部体数据进行 阈值分割等预处理；其次基于RC算法对预处理后的体数据进行体绘制，实现腹部CT图像的 三维可视化；然后基于3D区域生长算法对三维腹部图像进行肝脏分割。通过实际的腹部CT图像的肝脏分割实验，验证了本文方法的有效性。

摘要： @@科学计算可视化作为计算机应用学科的一个重要分支，已广泛应用于医疗卫生、地质勘探、气象分析等与人类生活息息相关的重要领域，其主要目标就是把实际采样或模拟仿真得到的三维体数据通过体绘制技术，转化为人眼视觉容易感知的二维图像。

摘要： @@在常规的体数据分类方法中，用户利用体数据的统计信息交互地分割体数据。由于统计信息的非直观性，以及缺少一个高效地从已有数据的分类结果中提炼、积累有效信息的方法，体数据分类过程既复杂又不便捷。

摘要： 本公开的目的在于减少伴随探测系统自身的移动产生的显示位置的偏移。绘制系统(1)具备绘制部(11)和校正部(12)。绘制部(11)基于探测系统(3)的探测结果(D1)来进行与对象物的位置相应的标记的绘制。探测系统(3)搭载于移动体，用于探测对象物。校正部(12)通过根据校正数据(D2)对基于探测系统(3)的探测结果(D1)得到的对象物的位置进行校正，来决定由绘制部(11)绘制的标记的绘制位置。校正数据(D2)是至少基于与移动体的移动状况有关的移动信息而求出的。

摘要： 本发明涉及一种快速体绘制和最大密度投影同步联合绘制方法，包括以下步骤：用户在医学图像后处理系统中旋转VR或MIP窗口，医学图像后处理系统获得旋转后的图像绘制信息，并初始化共享buffer；医学图像后处理系统根据上述图像绘制信息进行VR绘制，得到VR图像，对共享buffer赋值；医学图像后处理系统根据上述共享buffer信息和图像绘制信息进行MIP绘制，得到MIP图像；医学图像后处理系统同时显示VR图像和MIP图像。本发明可以在同一个观察窗口为用户同时提供具有相同体位相同观察角度的VR和MIP绘制图像，提供给用户更加直观、准确、快捷的辅助诊断信息。

摘要： 本发明提供一种体绘制裁剪面绘制方法，本发明是针对现有两种裁剪的方式，采用进出交点快速跳跃裁剪方法，并对剪切面特殊光照处理使得剪切面绘制出来，该方法不仅速度快而且绘制的结果有利于观察和医学诊断。本发明采用了一次包围体的方法和深度判断，对数据体仅需要求一次包围体既可，与光线跟踪算法的集成性比较好，减少了多次重复计算和空间逻辑的判断，并对视角剪切面不需要光线跟踪中的判断，减少了逻辑操作，并对裁剪面进行特殊的光照计算，使其绘制出剪切面的效果平滑便于观察。

摘要： 本发明涉及一种用于突出显示体数据中目标区域的体绘制方法，属于计算机图形学中科学可视化直接体绘制技术领域。首先计算原始数据的多个特征，对特征数据进行评估选择合适的特征组成传输函数。用归一化割方法分割二维直方图图像对目标数据进行分离。如果目标分离不够精细，就继续选择合适的特征对当前结果进一步分离，从而逐步得到精细的分离结果。之后利用分离结果合成最终的传输函数。最后在体绘制时利用传输函数突出显示目标区域，得到理想的可视化效果。本发明方法强化了传输函数的特征区分能力，使用了基于二维直方图图像分割和层次聚类的交互方式，操作便捷。而且适用于多种数据。

摘要： 本发明公开一种支持三维体数据内部视点漫游的球面体绘制方法。该方法包括：采用球面坐标表达构造三维体数据的球形代理几何并以之作为载体，构造三维体纹理；在光线投射过程中，判断当前视点和球形代理几何的相对位置，若当前视点已经进入球形代理几何，则以当前视点作为光线积分起始点，再用直线与球的求交算法计算，获取光线与球形代理几何的一个有效交点并以该有效交点作为光线积分的终止点；若当前视点没有进入球形代理几何，则直接使用直线与球的求交算法计算光线与球形代理几何的两个有效交点，以获得的两个有效交点作为光线积分的起始点和终止点。之后，计算光线积分，获得最终图像，达到体数据内部视点漫游的效果。

摘要： 本发明公开了一种近似无损的三维体数据压缩域体绘制方法：将体数据分割成大小为4*4*4的块后逐块拉普拉斯分解为三个层次，在对第一、第二层次的分解数据分别构建矢量量化编码表后进行矢量量化，获取第一、第二级索引体数据，再以两级索引体数据和两级矢量量化编码表恢复体数据，将原始体数据与恢复体数据作差得到稀疏的残差体数据；使用完美空间哈希压缩该稀疏残差体数据；以两级索引体数据、两级矢量量化编码表和完美空间哈希的结果作为体绘制阶段的输入，在GPU里进行实时解码和绘制。本发明使解码数据更接近原始数据；解决了有限的存储资源、有限的CPU及GPU传输带宽与不断增加的体数据尺度及领域专家对高压缩质量的实时压缩域体绘制的需求之间的矛盾。

摘要： 本发明公开了一种三维地震体矢量量化压缩体绘制方法，该方法包括数据预处理、矢量量化、解压绘制三部分。通过引入目标特征，减少目标区域的压缩损失，提高非目标区域的压缩率；引入数据分级的概念，利于数据压缩；引入层位特征，结合该特征确定目标区域，利用该信息进行体数据的压缩；引入误差系数的概念，通过该误差系数可以有效的降低目标区域的失真度，提高整体的压缩率。通过理论和仿真分析表明，本发明在提高整体数据压缩率的情况下，提高了目标区域的峰值信噪比。

摘要： 本发明提供一种体绘制裁剪面绘制方法，本发明是针对现有两种裁剪的方式，采用进出交点快速跳跃裁剪方法，并对剪切面特殊光照处理使得剪切面绘制出来，该方法不仅速度快而且绘制的结果有利于观察和医学诊断。本发明采用了一次包围体的方法和深度判断，对数据体仅需要求一次包围体既可，与光线跟踪算法的集成性比较好，减少了多次重复计算和空间逻辑的判断，并对视角剪切面不需要光线跟踪中的判断，减少了逻辑操作.并对裁剪面进行特殊的光照计算，使其绘制出剪切面的效果平滑便于观察。

摘要： 本发明涉及一种快速体绘制和最大密度投影同步联合绘制方法，包括以下步骤：用户在医学图像后处理系统中旋转VR或MIP窗口，医学图像后处理系统获得旋转后的图像绘制信息，并初始化共享buffer；医学图像后处理系统根据上述图像绘制信息进行VR绘制，得到VR图像，对共享buffer赋值；医学图像后处理系统根据上述共享buffer信息和图像绘制信息进行MIP绘制，得到MIP图像；医学图像后处理系统同时显示VR图像和MIP图像。本发明可以在同一个观察窗口为用户同时提供具有相同体位相同观察角度的VR和MIP绘制图像，提供给用户更加直观、准确、快捷的辅助诊断信息。

摘要： 本发明涉及一种线面体一体化的绘制方法、装置、设备和存储介质，该方法包括：对获取到的初始线数据进行预处理得到目标线数据，其中，所述目标线数据为基础线型数据；根据目标线数据、目标线数据的法向方向和目标线数据的切向方向确定目标线数据生成目标面域数据的方向，以生成目标面域数据；根据目标线数据生成目标面域数据的方向生成用于构成体数据的基础数据，并根据基础数据生成目标体数据，以完成绘制。实现了线面体绘制过程中绘制线、绘制面、绘制体的一体化生成，可以大大优化作图效率，减少绘图步骤。