收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于GPU的高质量交互式可视化技术研究

郑杰  
【摘要】: 近十年来,可视化技术成为科学研究的一个热点方向。随着医学影像技术的发展,迫切需要有效的可视化技术对海量体数据进行分析。由于体绘制技术可以真实地显示三维物体内部信息,逐渐成为主要的可视化手段。高质量的体绘制效果需要大量的运算,从而导致交互性能的严重下降,不能应用于许多对实时性要求较高的领域。同时,由于缺乏适合用于描述和建模真实物体内在特性的物理模型,绘制参数的选择和交互工具的设计对体绘制非常关键。本文重点研究基于通用图形处理器(GPU)的直接体绘制技术,力图在绘制的真实感与交互性能之间寻求一个良好的平衡,最终设计实现能够具有应用价值的可视化处理系统。本文的主要贡献包括以下四个方面: 1.在体绘制的光照效果方面,利用GPU的可编程性提出了一种基于per-pixel光照的体绘制算法。在绘制过程中使用归一化梯度对每个像素实时计算光照贡献,明显改善了绘制的明暗效果,在一个绘制通道中完成所有绘制过程,得到可交互的高质量绘制结果。 2.在体绘制的传递函数设计方面,利用GPU的纹理特性提出了一种基于空间信息的交互式多维传递函数设计算法。在传递函数中根据体数据值和位置信息对局部空间区域指定绘制参数,并将整个绘制过程映射到GPU上,实现了对数据场中感兴趣区域的自由绘制。 3.在体数据的交互式分析方面,利用图像分割理论根据组织结构对数据场分类,提出了一种基于组织分割的多物体混合体绘制算法。在GPU的像素处理阶段完成对分割物体的独立绘制,实现了数据场中不同物体结构的快速分析。另外,利用体素的空间位置完成数据场区域分类,提出了一种基于空间区域标识的交互式体切割算法。绘制中GPU的并行处理能力提高了切割操作的实时性,实现了对数据场中任意区域隐藏信息的分析。 4.在大规模数据场实时绘制方面,充分利用GPU资源,提出了一种基于动态纹理载入的实时体绘制算法。通过分块绘制的方式改进绘制流程,图形硬件中仅存储一部分体数据,并在绘制中实时计算梯度,减少纹理内存的占用,在普通PC平台上实现了大规模数据场的高质量实时体绘制。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 郑宝林;赵建峰;;基于GPU的地形渲染技术的研究与实现[J];民营科技;2011年03期
2 倪炜;;GPU通用计算研究[J];黑龙江科技信息;2009年16期
3 彭楠峰;莫建文;韩传久;;基于空间数据插值算法的空间散乱数据体绘制实现[J];计算机应用;2008年07期
4 龚剑;贠照强;秦安;冯前进;;基于梯度自适应光照模型的统一计算设备构架实时体绘制技术研究[J];南方医科大学学报;2010年09期
5 蔡勋;曾亮;刘光国;;光线跟踪方法在体绘制中的应用与发展[J];计算机工程与设计;2009年21期
6 朱志英;卜祥磊;林晓汕;徐艳丽;;基于GPU的医学图像快速体切割算法[J];中国医学物理学杂志;2010年02期
7 许楠;郝爱民;王莉莉;;一种基于GPU的粒子系统[J];计算机工程与应用;2006年19期
8 周世哲;满家巨;;基于多重网格法的实时流体模拟[J];计算机辅助设计与图形学学报;2007年07期
9 吴向阳;彭群生;;辐射度场景中双向纹理函数表面的绘制[J];计算机辅助设计与图形学学报;2008年08期
10 邹欣昂;龚文胜;;基于硬件的点模型绘制[J];科学技术与工程;2007年18期
11 王碧薇;;基于GPU的光线跟踪算法的分析[J];科技资讯;2007年23期
12 卜祥磊;冯前进;秦安;黄二亮;陈武凡;;基于GPU的医学图像快速体绘制算法[J];中国医学物理学杂志;2009年03期
13 刘丽娟;;三维地震数据的可视化[J];中国新通信;2010年07期
14 马千里;徐华勋;岳凯;李思昆;;基于GPU的非结构化网格数据体光照计算与实现方法[J];计算机工程与科学;2011年01期
15 钟联波;;GPU与CPU的比较分析[J];技术与市场;2009年09期
16 高荣华;尹宝才;孔德慧;司慧琳;;混合场景绘制的光照一致性研究(英文)[J];系统仿真学报;2009年22期
17 纪传舜;刘卉;;基于质点的可变形体自碰撞检测[J];中国图象图形学报;2011年03期
18 刘保权;刘学慧;吴恩华;;基于GPU的实时深度图像前向映射绘制算法[J];软件学报;2007年06期
19 陈幼松;可视化技术在各领域的新进展(二)[J];电子商务;1994年02期
20 张培群,谷湘潜;可视化技术在大气数值模式设计中的应用[J];气象科技;1997年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 万家华;刘冰;江早;;知识发现中的可视化技术[A];第十七届全国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2000年
2 李若愚;闫冰;李锁;;基于GPU的海量数据体绘制算法设计与实现[A];第七届中国通信学会学术年会论文集[C];2010年
3 刘进;;可视化技术在麻醉镇痛与危重急救中的应用[A];2010中华医学会全国麻醉学术年会论文汇编[C];2010年
4 陈乃宏;;可视化技术在药理学研究中的应用[A];中国科协第二十三届新观点新学说学术沙龙论文集[C];2008年
5 陈乃宏;;可视化技术在药理学研究中的应用[A];新观点新学说学术沙龙文集23:新药发现——寻找维护人类健康的武器[C];2008年
6 陈跃龙;万峻;;电力系统可视化技术在红河电网中的应用[A];2008年云南电力技术论坛论文集[C];2008年
7 张雪梅;高翔;;目标识别中的数据挖掘与可视化技术[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
8 何红;朱复华;;单螺杆挤出亚宏观可视化技术与理论[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
9 何衡湘;代伟;贺年;尹力;;可视化技术在弹道仿真中的应用[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
10 杨玉琴;陈跃龙;;电力系统可视化技术在地区供电企业的应用[A];2008年云南电力技术论坛论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郑杰;基于GPU的高质量交互式可视化技术研究[D];西安电子科技大学;2007年
2 邹华;基于可编程GPU的体绘制关键技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
3 张怡;实时体绘制关键技术研究[D];天津大学;2009年
4 柯永振;面向网络的体绘制关键技术研究[D];天津大学;2008年
5 肖永飞;医学数据三维交互可视化方法的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 葛子厚;基于GPU动态误差度量的大规模地形绘制方法[D];吉林大学;2012年
7 吴仲乐;数字脑—计算解剖学方法及GPU技术应用的研究[D];东南大学;2005年
8 王文成;三维数据场体绘制技术的研究和实现[D];中国科学院研究生院(软件研究所);1998年
9 李建明;基于GPU加速的实时虚拟鱼系统[D];大连理工大学;2007年
10 许嵩;三维虚拟声的头相关传递函数个性化方法[D];清华大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宫延新;基于BP神经网络的体绘制转换函数研究及应用[D];山东大学;2007年
2 高希伟;时变气象体数据的可视化技术研究[D];浙江大学;2011年
3 盖长清;基于GPU的心脏体绘制与电生理仿真方法研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 董现玲;医学图像体绘制及其加速技术研究[D];南方医科大学;2010年
5 夏斌;三维图像边界曲面的体绘制[D];上海交通大学;2013年
6 崔笑宇;基于GPU的医学图像体绘制算法的研究与实现[D];东北大学;2009年
7 张煜君;基于GPU的真实感实时渲染技术研究与实现[D];电子科技大学;2011年
8 康健超;基于GPU的器官体数据光线投射算法研究[D];西北大学;2011年
9 明星;基于GPU的医学图像三维重建算法及其应用[D];华中科技大学;2009年
10 徐显;基于GPU硬件加速的医学图像融合研究[D];上海交通大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 郭洪敏;为智能电网提供可视化技术支撑[N];华东电力报;2011年
2 记者 严天秀;昆明新机场全球首安“GPU”[N];昆明日报;2010年
3 ;数据分类:只是看起来简单[N];网络世界;2010年
4 记者 毛黎;美打破“太字节障碍” 创数据分类速度纪录[N];科技日报;2010年
5 更夫;全球对金融身份诈骗的担忧加剧[N];中国经济时报;2005年
6 EMC公司大中华区应用方案及咨询部 李刚;数据分类促进存储信息安全[N];通信产业报;2006年
7 ;GPU市场Q2创八年最大增幅[N];计算机世界;2009年
8 本报记者 宋家雨;GPU还是CPU? 高性能计算的一个问题![N];网络世界;2010年
9 本报记者 霍光;GPU计算逐渐大规模商用[N];中国计算机报;2009年
10 游讯;图形处理器GPU[N];人民邮电;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978