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基于特征的矢量场及医学图像可视化研究

陆剑锋  
【摘要】:基于特征的可视化技术是科学计算可视化中一个重要的研究方向,在矢量场和医学图像可视化方面有着重要应用。本文综述了基于特征的可视化技术,对其在矢量场及医学图像可视化中的应用作了深入研究和探索。 基于纹理图像的矢量场可视化技术能够清晰有效地揭示整个矢量场的全局特征,不会造成局部信息的丢失。针对这类方法图像质量较高但计算时间长的缺点,我们提出一种利用纹理融合操作进行加速的算法,算法能够利用现有图形加速卡的硬件功能提高运算速度。同时我们研究分析了矢量场可视化中的特征提取技术,实现了一种鲁棒性较好的拓扑特征检测算法;并将检测到的结构特征映射到最终可视化图像上,达到特征增强显示的效果。 矢量场动画是一种能够有效揭示其内部运动规律的技术,在这方面我们分析和比较了多种常用动画技术的特点,在原始流线积分卷积算法的基础上实现了利用相位改变对矢量大小进行映射的方法。同时为提高动画生成速度,提出一种基于纹理平移技术,根据矢量大小动态改变运动速度的矢量场动画算法,可以达到实时生成动画的效果。 在矢量场的多维数据映射方面,我们比较分析了多维数据映射方法的特点,在基于纹理图像的矢量场可视化方法基础上,进一步利用图像颜色、明暗、纹理等属性进行多维特征映射,并提出利用三维绘制和局部图像对比度进行数量映射的方法,达到较好的可视化效果。 在医学特征可视化方面,研究和比较了医学图像中的分割技术,在传统区域生长算法的基础上,提出一种利用图像局部统计特征信息构建区域生长算法参数的方法,能够避免由于手工指定带来的不确定性,提高了分割的自动化程度和准确性。 随着Internet应用不断增加,快速发展的Web技术为科学计算可视化提供了一个良好的计算环境和数据共享平台。在基于Web可视化技术方面,我们研究了基于Web的多种可视化参考模型,利用VTK组件设计构建了基于Web的可视化原型系统。


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