一、三维数据场体绘制中几类问题的研究与实现（论文文献综述）
杨德云[1]（2021）在《面向多物理场的MTSS后处理》文中指出有限元后处理利用颜色映射和不透明度控制等方式,结合图形图像处理技术,将有限元求解结果可视化。后处理主要围绕CAE软件进行,电子科技大学自主研发的CAE软件MTSS,其后处理系统在功能、实时性、图形显示质量等方面需要改进。此外,涉及到多学科、多应用领域的多物理场问题越来越广,目前的可视化方法主要局限于单一视图、单物理场的可视化研究,传统的后处理技术难以满足需求。研究能在同一个视图下高效展示多物理场分布特征的可视化方法是一个重要研究方向。本文从有限元分析计算结果可视化需求出发,基于面向对象的软件开发思想,结合计算机图形学理论,研究开发了针对MTSS电子光学模拟器和高频电路求解器这两个常用求解器的后处理系统。系统以MFC为框架,基于HOOPS图形库,采用C++语言开发。针对有限元分析所产生的结果的特点,本文设计了包含节点、单元面、网格、模型、物理量等主要信息的可扩展的数据结构,以便于对数据进行存取、利用以及优化。文中研究了模型的显示、云图和等值线的生成、模型的段结构遍历、实体的任意剖切以及截面物理量显示、矢量场表征、图元拾取以及模型信息查询等后处理技术。在图形显示和用户交互方面,充分利用了HOOPS高质量的模型渲染、数据结构优化以及便捷的人机交互的优势。本文对实现的两个后处理系统做了实例测试,系统具有高实时性、功能易扩展、图形显示效果良好以及使用简便等特点。对于多物理场可视化所面临的空间重叠、视图遮挡和数据量庞大导致物理现象表现难的问题,本文从体数据出发,基于体绘制方法并加以优化,通过对不透明度和颜色的控制,采用半透明的融合绘制,实现基于视觉深度的良好判断。具体而言,优化了高表现的光线投射体绘制方法,在保证制绘制精度的同时,提高了绘制效率。方法结合Ray-AABB算法,在数据重采样之前,先判断射线与包围盒是否相交,通过剔除不必计算的数据,从而减小了数据规模。解决了传统光线投射算法重采样时,需要沿着所有射线计算重采样数据,导致算法实时性较低的问题。通过对多变量数据的模拟,验证其可行性,融合绘制方法展现了良好的可视化效果。
孙吉刚[2]（2019）在《基于体绘制的空间标量场可视化》文中研究指明在当前信息数据迅速增长的时代,如何在海量数据中提取和呈现其内在的有效信息,是一个广大研究者持续关注的课题,现有的数据分析方法大多数停留在二维分析层面,难以满足量和维度不断提升的海量数据分析需求。随着科学数据可视化技术的不断发展,多维场数据的可视化方法层出不穷,并且在各个领域广泛应用。本文主要研究气象数据的三维标量场可视化方法,利用改进体绘制算法构造可视化系统。重点在体绘制核函数的研究上,提出从效率和效果上对绘制结果改进的方法理论。对体绘制的原始数据处理、数据分类、数据采样过程、采样数据合成过程这四个阶段进行解析,提取每个阶段的最优方法,并结合现有的数学模型优化各个阶段。（1）数据预处理:气象源数据存在异构性、多样性特征,要统一接入当前绘制方法,必须进行数据标准化。结合当前数据存储特性,采用自定义的二进制数据存储方式。根据当前各个数据的解析方式将数据解析并放入缓存空间中,自定义数据结构,存放当前数据信息和数据体,通过二进制流的形式将当前数据序列化到文件中,统一格式和存储。（2）Ray-AABB自适应采样:在传统体绘制算法射线采样过程中,射线采样点坐标计算是射线和包围盒交叉计算过程,分为盒外和盒内两部分,盒外即无效采样。所以根据射线和包围盒的属性结合数学模型Ray-AABB检测算法,进行交叉计算,求出当前的盒内有效射线采样,剔除盒外无效采样,优化当前射线采样过程,实现自适应采样。（3）指数雾光照模型合成效应:当前合成过程采用线性积分过程,为持续等比合成,会导致合成结果在达到某个临界值时消失,不符合当人眼视觉规律。解决当前临界值问题的关键在趋近临界值但不超越临界值,在合成过程中引入指数函数来模拟当前视点的人眼观察模式,优化合成效果。（4）阴影合成:当前体绘制合成过程只采用光照吸收和发射效应合成体素,缺乏高精度光线传输模型,为优化当前绘制质感,在合成过程中结合现有光照模型,加入散射阴影模型,对每个采样点进行光源方向阴影积分,求取盒内采样点介质密度,计算采样点实时光照阴影。（5）空间标量数据可视化系统:当前气象数据分析方法广泛应用于国家、省市各级气象部门的预报、信息、公共服务等业务中,但常规气象分析方法以二维形式居多,无法同时表现地表、低空与高空的多层气象要素分布,同时不能体现气象要素分布和运动趋势在空间、时间上的相关性。如何进行三维空间标量数据分析和模拟当前地理环境,并同时满足数据分析效果和实时生成效率,成为当前气象数据分析与可视化的一个趋势。为了验证当前体绘制效果,实验使用切片数据集和三维标量数据集,以东亚地区“天鸽”台风阶段性雷达回波为数据源,进行可视化效率分析和效果展示,并设计基于三维空间标量数据的可视化系统。系统实现体绘制的分类方法和气象领域数据分类标准相结合的绘制方法,配合视角控制、数据切片等一些辅助功能,验证当前算法的高效实用性,并为气象数据的三维可视化提供很好的平台。
高翔[3]（2019）在《基于数据分类的高效光线投影算法研究》文中进行了进一步梳理科学计算可视化能够将三维数据转换为具有丰富信息的图像,并进行交互处理。水声数据可视化便是其中的一个重要分支,主要应用于水下资源探测、沉船打捞以及渔业应用等方面。由于水下环境的复杂且声纳采集的数据易受噪声的影响,所以对其进行有效的绘制是水声数据可视化的核心工作。体绘制技术在三维水声数据可视化发展中占据了重要的位置,因此在介绍了几种体绘制算法后,选择其中最为典型的光线投影算法完成绘制,尤其针对其中最为重要的传递函数的设计进行了较为深入的研究,并进一步设计并开发了可视化平台。主要研究内容和成果如下:实现可视化的过程关键环节是传递函数的设计,其目的是突出显示重要的信息和结构特征。水声数据主要由水体层、过渡层、地层组成,由于目标数据包含在其中,因此其边界信息也是至关重要的。LH直方图传递函数能够显着的提高边界的区分能力,然而原始LH值计算计算范围较大,不能满足高效性的需求。因此提出一种基于区域空间的LH直方图传递函数设计方法,通过在水声数据中选择某一区域空间,并计算此区域内每个体素与其相邻体素的均值和方差,通过比较方差与设定的估计范围值,确定是否与其邻域体素相似,以确定是否是内部相等体素,从而减少FL与FH值的计算工作量,之后遍历体数据所有区域空间,得出区域空间LH直方图传递函数,从而实现高效分类映射的需求。实验结果表明,与现有基于阈值的LH直方图传递函数方法相比,基于区域空间的LH直方图方法节省了将近50%的计算耗费,同时保持很好的边界区分能力与较好的绘制效果,有效的改善了光线投影算法计算时间较长的问题。结合跨平台C++图形用户界面库Qt和可视化工具包VTK,设计实现了基于VTK和Qt的水声数据应用平台,利用VTK进行图像可视化,再利用QT对图形用户界面进行设计并交互,设计出两类标量值传递函数与梯度值传递函数控件,并通过设置插值、阴影、光照强度等小控件真实还原水下环境。实验通过对分类后的两组切片数据采用两种不同的光线投影算法进行测试,通过比较不同设定下的控件,从而快速的绘制出较为清晰的三维水声图像,达到交互的需求。
嵇杰[4]（2015）在《基于体绘制的三维数据场可视化系统的设计与实现》文中研究指明科学计算可视化是20世纪80年代发展起来的一个新的研究领域。它主要运用计算机图形学和图像处理技术,将科学计算过程中产生的大规模数据及计算结果转换为可在屏幕上显示的图形或图象,用于交互式处理。科学计算可视化的核心是三维数据场的可视化,体绘制法则是最为常见的三维数据场可视化方法,是目前可视化研究领域的热点,具有较大的应用前景与研究价值。以体绘制技术为研究核心,本论文的主要工作如下:引入科学计算可视化的概念,对典型的三维数据场可视化方法进行对比;论述几类常用的体绘制算法,分析它们各自的优缺点及适用环境;给出体绘制技术的基本概念及其实现的关键技术。重点研究基于纹理映射的体绘制算法。该算法利用三维纹理数据中体素的属性信息来进行绘制,生成质量较高的图像。为了提高基于纹理映射体绘制算法的普适性,提出一种交互式的转换函数设计方法——基于灰度分布图与颜色棒的转换函数设计COGAC（Conversion Of Gray And Color）。COGAC方法根据体数据的灰度分布图,人工选定灰度值的范围,并利用颜色棒的交互,为该范围内的数据设定颜色、不透明度、以及两者的变化模式（渐变或者固定）,实现物质分布的三维可视化。在Visual Studio 2010开发环境下,利用OpenGL技术,对基于COGAC纹理映射体绘制技术进行原型实现实验。实验中,根据体数据生成的灰度分布图对物质进行分类;以COGAC为设计方法,生成体数据的三维纹理;在确定观察方向后,生成采样多边形,给出多边形与纹理空间坐标的映射关系;最后,利用硬件纹理映射技术生成最后图像。实验结果表明,基于COGAC的纹理映射体绘制方法能够极大地提高可视化效率,绘制出高质量图像;基于COGAC纹理映射可视化系统具有可行性及有效性。
刘晓[5]（2015）在《基于光线投射技术的三维体数据场可视化》文中研究表明随着现代科学技术的迅猛发展及各种先进测量设备如计算机断层扫描（CT）、核磁共振（MRI）、计算机模拟（如核爆炸）、地球物理勘探仪等的使用，来源于生物医学、航空航天、资源勘探、气象勘测、科学模拟等领域的三维体数据垂手可得，但数据的采集仅仅是一个过程，有效地分析和利用这些海量的三维体数据场信息才是获取数据的最终目的，也正是21世纪最具挑战性的科学问题之一，而三维体数据场可视化是其首要环节，为三维数据场的整体结构提供直观形象的展示，以辅助各应用领域的研究者有效分析和利用复杂体数据蕴含的深层次关键信息。本文以三维体数据场为研究对象，对三维体数据场建立一种基于7方向Box样条的连续模型，在该模型上进行高精度的可视化分析。体绘制技术是三维体数据场可视化方法中的热点之一，其中最为常用的是光线投射算法，具有广阔的应用前景。传统的基于光线投射算法的体数据等值面可视化方法采用三线性插值用于求交计算，误差较大。针对传统算法的缺陷，提出一种基于7方向Box样条的等值面可视化算法，改进插值和梯度计算的精度，采用多种体数据属性值和梯度幅值相结合的颜色映射传输函数。由于7方向Box样条具有C2全局光滑性以及优于三三次B样条的诸多性质，本文的改进算法与已有的算法（如MarchingCubes算法及基于三三次B样条的等值面绘制算法等）相比较，等值面的绘制精度更高。另外，在这种连续模型上进行梯度、法向、曲率等的计算更加精确和可靠，算法可实现高精度的等值面及其上的多种属性的可视化，论文中给出了丰富的体数据可视化实例验证了改进算法的效果。
张梓良[6]（2013）在《肺结节医学图像体绘制技术研究》文中认为由于缺乏直观三维信息,医生面对肺部二维CT图像进行肺结节诊断费事费力、误诊率高。目前,医学界急需一种有效的手段能够高质量地重建出肺部图像,并把可能的疑似结节高亮出来以辅助医生进行诊断,降低医生工作量,减少疲劳。这一现实需求可以归结为如何有效地、突出地、快速地重建出肺部肺结节的三维图像。本文针对这一医学图像应用的需求,着力于解决如何快速实时显示、如何有效显示医生所感兴趣的信息、以及提供友好方便的可视化系统界面等问题。本文研究体绘制工作流程及原理,传递函数设计方法以及体绘制加速算法,取得的主要成果如下：（1）研究并实现了体绘制中的光线投射算法,能够将肺部图像高质量地重建出来,给予医生直观的肺部三维图像。（2）医生最为关注的是肺部数据场中肺结节,为了突出数据场中可能的肺结节,本文提出基于疑似肺结节分类的传递函数设计方法,该方法预先对图像进行分割,并重组成三维数据场,再进行三维特征的提取,然后基于规则和聚类中心欧氏距离分类器对疑似肺结节进行分类并单独设置传递函数。该方法能够突出可能的疑似肺结节,减少医生漏诊的可能。（3）为了更快更实时地绘制出图像,本文针对肺部三维数据场的特点以及实际应需求的特点,提出基于分类标记的自适应采样加速优化算法。（4）针对肺结节可能被遮挡的情况,本文针对肺部三维数据场的特点以及传递函数设计的中间产物,实现了不影响绘制效率的不规则体切割方法,方便用户自由地清除遮挡物。本文探讨研究肺结节医学图像体绘制技术,并且深入探讨光线投射算法、传递函数设计以及肺部图像体绘制系统的设计。为肺结节辅助诊断以及体绘制技术理论提供良好的参考和新的思路。
夏斌[7]（2013）在《三维图像边界曲面的体绘制》文中研究说明体绘制技术是一种基于光学发射和吸收模型的科学可视化技术，近些年经历了快速发展，并且得到了广泛的应用。光线投射算法是目前绘制质量最高的体绘制算法，但光线投射计算复杂，影响回执速度，基于CPU计算会影响实时交互。本文在GPU高浮点运算能力以及硬件计算并行化的基础上，实现了基于GPU的光线投射算法。另外，本文对传统的光照模型进行了改进，利用Blinn-Phong模型半角公式对光照计算进行了加速计算。随着人们对体数据场中不同目标的区分显示的需要逐渐增加，传递函数的设计是体绘制技术中的热点也是难点之一。传递函数作为体绘制的核心内容，建立了体数据属性到光学属性之间的映射关系。此外，人们在对三维数据体绘制时更多地关注边界曲面的显示。但由于三维数据场中某些结构相连，边界信息在二维特征空间上无法区分显示。本文基于Marching-cube边界曲面零交叉点提取算法对二维特征空间进行重构，从而能够辅助交互者直观选取出边界曲面。其次，在此算法基础上利用视觉模型改善对边界曲面的提取，结合空域信息进行对数据分类来优化传递函数的设计。实验证明，这两种算法对没有先验知识的操作者在特征空间中选取感兴趣目标有指导作用。三维数据场的特征相似结构的边界曲面可分为空间上结构相邻和不相连邻两大类。空间相邻边界曲面由于PVE效果会导致难以对边界曲面的点分类。本文提出了一种基于连通域分析和腐蚀方法去除相邻的边界曲面。并对其结构进行分类和绘制。实验说明，基于以上理论可以对空间中相连的属性相同结构能完成较好的区分绘制。
何丽君,王晓强,云健,包书哲[8]（2012）在《三维数据场体绘制研究进展》文中研究表明介绍了体数据场按物理特征和几何特征的分类,综述了三维数据场体体视化的两类绘制算法——面绘制和直接体绘制,描述了各种体绘制算法的基本思想,分析比较了相应的关键技术,详细讨论了体绘制技术的最新研究进展。
沈涛[9]（2012）在《基于颜色迁移的MRI医学图像彩色化及其在三维重构中的应用研究》文中认为目前，医学设备对活体的扫描只能得到连续的二维灰度图像，这些图片经三维重构后，仍然在视觉效果上与真实环境条件下手术过程呈现的器官实体有较大差距。为了实现医学图像仿真彩色三维重构的效果，本文运用多种颜色迁移算法对医学图像进行彩色转换处理。本文主要的研究内容包括了伪彩色的灰度域—彩色变换法医学图像仿真彩色，利用粒子群优化算法改进匹配函数参量的颜色迁移算法等。本文实现的基于颜色迁移的MRI医学图像彩色化算法和技术包括源图像配准，目标图像预处理，颜色迁移以及仿真彩色医学图像在三维重构中的应用四个部分。首先通过强度分层法对MRI切片集进行灰度聚类分级，运用伪彩色中精度较高的灰度域—彩色变换法进行变换，通过与真彩色人体切片图像的灰度直方图区域对照得到色彩传递函数，对三维数据场直接赋值实现了真彩转换。其次，在分析了几种典型颜色模型的基础上，在基本颜色迁移算法—Reinhard算法和Welsh算法的基础上，结合MRI医学图像与真彩色人体切片的成像原理进行分析。依据对基本颜色迁移算法和医学图像分析的结果，设计了源图像分辨率降级、中值滤波、以及利用邻域中心颜色矩去黑色背景的源图像颜色迁移预处理和以MRI医学图像为目标图像的灰度漂移和对角差分滤波的目标图像预处理。在改进的颜色迁移算法中，提出了一种基于引力场的粒子群算法，利用该算法对颜色迁移中匹配函数的权值参量进行优化，实现了医学图像颜色迁移的一张源图像对多张MRI医学图像的迁移，成像效果基本符合真实条件解剖环境下的器官组织呈现。再次，利用彩色三维切片进行对比分析，彩色图片的三维重构比灰度图片具有更好的组织结构层次性。最后，对医学图像彩色化图像的三维重构软件包的设计框架及实现过程进行介绍。实验表明，本文提出的颜色迁移算法中利用基于引力场的粒子群算法调整源图像与目标图像的像素亮度匹配函数权值参量的比率优化的应用，能够使彩色化三维重构的实现比一般的颜色迁移更佳的三维仿真效果。
吴伟[10]（2011）在《基于高性能计算的体绘制算法的设计与实现》文中进行了进一步梳理医学影像处理已是现代医学辅助诊断中不可或缺的技术。医学影像处理包括许多方面,其中医学影像三维可视化技术是其中一个非常重要的方向。医学影像三维可视化是涉及计算机技术、图像处理和生物医学等多领域的技术。近年来,医学影像可视化技术在辅助诊断、手术模拟仿真、放射治疗和医学教学等方面都起着举足轻重的作用。然而医学影像可视化技术面临众多技术难题,使其难以广泛的在实际应用中发挥作用。首先,它对计算量的需求十分巨大,满足它的计算需求十分困难；最后,它对实时性有着比较高的要求。而高性能计算技术非常适合解决数据量大、计算量需求巨大、具有较高实时性要求的问题。目前主要实现高性能计算的方式包括使用高性能计算机进行大规模并行计算、利用集群系统实现高性能并行计算、使用特殊的软硬件设备实现高性能计算。本文将重点论述和使用四种高性能计算方式,最基本的是利用多核多线程并行计算；以及利用MPI组建小型集群实现高性能并行计算；另一种使用CUDA（Compute Unified Device Architecture）技术,利用GPU（Graphic Processing Unit）实现高性能计算；最后是将上述两种方法结合,利用集群中的多个GPU进行高性能计算。本文将重点论述基于高性能计算的光线投射体绘制算法的实现。通过对体绘制算法和高性能计算技术的深入探索和研究,本文将基于上述四种高性能计算技术分别设计并实现高性能体绘制算法,高性能体绘制算法的最终目的是为了在不降低绘制结果质量的前提下提高体绘制算法的运算效率。文中对CUDA技术和MPI并行技术进行了深入的学习和研究。最后,本文将对四种高性能医学影像体绘制算法进行了测试和实验。并对结果进行了对比以及分析,实验证明使用高性能计算技术后的算法在执行效率上取得了较大幅度的提高,且最终的成像质量满足要求,该算法在东软研究院的统一医学资源理解平台中得到应用。
二、三维数据场体绘制中几类问题的研究与实现（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、三维数据场体绘制中几类问题的研究与实现（论文提纲范文）
（1）面向多物理场的MTSS后处理（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 有限元软件及后处理研究历史与现状 |
| 1.3 后处理的关键技术 |
| 1.3.1 云图绘制算法 |
| 1.3.2 等值线绘制算法 |
| 1.3.3 体绘制方法 |
| 1.4 多物理场及其可视化方法 |
| 1.5 本文的研究内容与创新点 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 创新点 |
| 1.6 本论文的结构安排 |
| 第二章 后处理开发平台和HOOPS图形库技术 |
| 2.1 MFC框架设计 |
| 2.2 可视化组件HOOPS |
| 2.2.1 HOOPS的模块组成 |
| 2.2.2 HOOPS的数据结构 |
| 2.2.3 HOOPS图形渲染技术 |
| 2.3 面向对象的后处理数据抽象 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 电子光学模拟器后处理设计 |
| 3.1 模型的生成 |
| 3.1.1 计算结果读取 |
| 3.1.2 模型显示 |
| 3.2 空间电位云图生成 |
| 3.2.1 颜色映射算法 |
| 3.2.2 色彩填充 |
| 3.3 模型的段结构显示 |
| 3.4 三维模型的任意剖切 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 高频电路求解器后处理系统 |
| 4.1 求解器数据处理 |
| 4.1.1 数据结构设计 |
| 4.1.2 模型显示 |
| 4.2 标量数据可视化 |
| 4.2.1 云图生成 |
| 4.2.2 等值线生成算法 |
| 4.3 矢量场可视化 |
| 4.4 操作器实现图元对象移动 |
| 4.5 模型操作和交互 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 多物理场融合绘制 |
| 5.1 体绘制方法 |
| 5.1.1 光线投射算法 |
| 5.1.2 足迹法 |
| 5.1.3 剪切-曲变法 |
| 5.2 半透明融合绘制及验证 |
| 5.2.1 数据空间变换 |
| 5.2.2 重采样有效性评估 |
| 5.2.3 多变量数据应用 |
| 5.3 融合绘制改进方法 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（2）基于体绘制的空间标量场可视化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 本文研究内容和研究成果 |
| 1.4 本文组织结构 |
| 第二章 基础算法模型 |
| 2.1 传统体绘制算法 |
| 2.1.1 基于屏幕空间的体绘制 |
| 2.1.2 基于物体空间的体绘制 |
| 2.1.3 纹理映射体绘制算法 |
| 2.2 体数据分类 |
| 2.2.1 阈值分类 |
| 2.2.2 概率分类 |
| 2.3 体绘制光照模型 |
| 2.3.1 光照吸收模型 |
| 2.3.2 光照发射模型 |
| 2.3.3 光照吸收和发射模型 |
| 2.3.4 散射-阴影模型 |
| 2.4 相关技术小结 |
| 第三章 基于光线投射的纹理映射体绘制算法 |
| 3.1 光线投射算法 |
| 3.2 纹理映射 |
| 3.3 基于Ray-AABB的光线投射采样 |
| 3.3.1 Ray-AABB自适应计算 |
| 3.3.2 实验结果 |
| 3.3.3 摩尔图案解决方案 |
| 3.4 指数雾合成效应 |
| 3.5 散射-阴影模型的实时阴影 |
| 3.5.1 基于介质密度积分的阴影计算 |
| 3.5.2 阴影核函数 |
| 3.5.3 阴影积分优化 |
| 3.5.4 实验结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 空间标量场的实现 |
| 4.1 气象云数据集的说明 |
| 4.2 数据集读取 |
| 4.3 气象数据集的映射 |
| 4.4 空间标量数据可视化系统 |
| 4.4.1 “天鸽”台风数据集的可视化流程 |
| 4.4.2 交互式控制实现 |
| 4.4.3 基于“阈值法”的气象数据分类 |
| 4.4.4 单帧云层模拟 |
| 4.4.5 云层动画 |
| 4.4.6 云层阴影 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者在读期间科研成果简介 |
| 1 学术论文 |
| 2 专利与获奖 |
| 致谢 |
（3）基于数据分类的高效光线投影算法研究（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 |
| 1.2.1 水声数据可视化研究现状 |
| 1.2.2 可视化方法研究现状 |
| 1.3 本文研究工作及内容安排 |
| 第2章 三维水声数据可视化 |
| 2.1 三维水声体数据 |
| 2.2 三维水声数据处理流程 |
| 2.2.1 数据采集 |
| 2.2.2 数据预处理 |
| 2.2.3 分类映射 |
| 2.2.4 绘制显示 |
| 2.3 体绘制技术 |
| 2.3.1 体绘制的光照模型 |
| 2.3.2 几种典型的体绘制算法 |
| 2.4 光线投影算法 |
| 2.4.1 光线投影算法基本原理 |
| 2.4.2 基于GPU的光线投影算法 |
| 2.4.3 三维体数据插值 |
| 2.4.5 图像合成 |
| 2.4.6 传递函数研究 |
| 2.5 三维可视化工具VTK |
| 2.5.1 VTK简介 |
| 2.5.2 VTK类库的特点 |
| 2.5.3 VTK对象模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于改进的高效LH直方图传递函数水声数据分类算法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 LH直方图传递函数设计 |
| 3.2.1 LH直方图传递函数 |
| 3.2.2 LH直方图构造 |
| 3.2.3 基于区域空间的高效LH直方图传递函数 |
| 3.3 实验结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 结合VTK和QT的水声数据应用平台开发 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 系统功能与开发环境 |
| 4.3 系统设计实现 |
| 4.3.1 数据管理模块 |
| 4.3.2 显示模块 |
| 4.3.3 交互模块 |
| 4.4 系统编译与调试 |
| 4.5 系统界面与绘制结果 |
| 4.5.1 系统界面 |
| 4.5.2 绘制结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（4）基于体绘制的三维数据场可视化系统的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 课题的背景意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文主要工作 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 三维数据场可视化技术 |
| 2.1 三维数据场可视化主要流程 |
| 2.2 三维数据场可视化典型方法 |
| 2.2.1 表面绘制方法 |
| 2.2.2 体绘制方法 |
| 2.2.3 混合绘制方法 |
| 2.3 典型体绘制方法评价 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 体绘制技术 |
| 3.1 体数据相关概念 |
| 3.1.1 体数据来源 |
| 3.1.2 体数据类型 |
| 3.1.3 体数据表示方法 |
| 3.2 体绘制光学模型 |
| 3.2.1 光线吸收模型 |
| 3.2.2 光线发射模型 |
| 3.2.3 光线发射与吸收模型 |
| 3.3 体绘制中的核心技术 |
| 3.3.1 物质分类 |
| 3.3.2 转换函数设计 |
| 3.3.3 梯度估计 |
| 3.3.4 三线性插值重采样 |
| 3.3.5 空间变换 |
| 3.3.6 投影变换 |
| 3.3.7 图像合成 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于COGAC的三维纹理映射体绘制算法 |
| 4.1 纹理映射技术 |
| 4.1.1 传统纹理映射 |
| 4.1.2 含有不透明度的纹理映射 |
| 4.1.3 纹理映射技术的步骤 |
| 4.2 基于灰度分布图和颜色棒的转换函数设计 |
| 4.2.1 基于灰度分布图的分类方法 |
| 4.2.2 基于颜色棒映射的转换方法 |
| 4.3 基于COGAC的二维纹理映射算法 |
| 4.3.1 二维纹理的生成 |
| 4.3.2 实验结果及分析 |
| 4.4 基于COGAC的三维纹理映射算法 |
| 4.4.1 三维纹理生成 |
| 4.4.2 实验分析及评价 |
| 4.5 二维纹理映射体绘制技术与三维纹理映射体绘制技术比较 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于COGAC三维纹理映射可视化系统的实现 |
| 5.1 系统性能要求 |
| 5.2 系统操作步骤 |
| 5.3 系统环境 |
| 5.4 实验数据及结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结 |
| 主要工作 |
| 主要创新点 |
| 进一步工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）基于光线投射技术的三维体数据场可视化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 可视化的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要内容和结构 |
| 第二章 三维体数据场可视化 |
| 2.1 体数据 |
| 2.1.1 体数据的来源 |
| 2.1.2 体数据的类型 |
| 2.1.3 体数据的定义 |
| 2.2 可视化的基本流程 |
| 2.3 三维数据场可视化的常用方法 |
| 2.4 常见的体绘制算法概述 |
| 2.4.1 光线投射法(Ray Casting) |
| 2.4.2 抛雪球法(Splatting) |
| 2.4.3 错切-变形法(Shear-warp) |
| 2.4.4 基于硬件的三维纹理映射法 |
| 2.5 四种体绘制算法对比 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 光线投射算法 |
| 3.1 体绘制中的光学模型 |
| 3.1.1 光线吸收模型 |
| 3.1.2 光线发射模型 |
| 3.1.3 光线吸收与发射模型 |
| 3.2 光线投射算法的基本原理 |
| 3.3 光线投射算法的关键技术 |
| 3.3.1 三维数据场的分类 |
| 3.3.2 传递函数模型 |
| 3.3.3 重采样 |
| 3.3.4 图像合成 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 改进的基于光线投射算法的三维体数据场可视化 |
| 4.1 传统的光线投射算法存在的缺陷 |
| 4.2 等值面绘制技术介绍 |
| 4.3 本文程序结构介绍 |
| 4.4 基于 Box 样条的重建 |
| 4.4.1 Box 样条定义 |
| 4.4.2 体数据重建 |
| 4.4.3 体数据连续模型上的微分运算 |
| 4.5 改进的基于光线投射方法的等值面可视化 |
| 4.6 实验的结果及分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 本文工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 详细摘要 |
（6）肺结节医学图像体绘制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 肺部辅助诊断的研究现状 |
| 1.3 三维可视化的研究现状 |
| 1.3.1 可视化技术的分类 |
| 1.3.2 面绘制 |
| 1.3.3 体绘制 |
| 1.4 课题研究目的及创新 |
| 1.4.1 肺部图像的快速三维重建 |
| 1.4.2 针对肺部图像的传递函数设计方法 |
| 1.4.3 快速不规则体切割 |
| 1.5 论文章节安排 |
| 第二章 体绘制方法概述 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 体绘制流程管线 |
| 2.3 物理光学模型 |
| 2.4 传递函数 |
| 2.4.1 传递函数的数学定义 |
| 2.4.2 传递函数设计方法 |
| 2.4.3 传递函数的设计发展趋势 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于疑似肺结节分类的体绘制传递函数设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 肺部组织分类 |
| 3.3 设计方法总体步骤 |
| 3.4 疑似肺结节分割 |
| 3.4.1 肺实质提取 |
| 3.4.2 疑似肺结节分割 |
| 3.5 三维特征选取 |
| 3.5.1 灰度特征 |
| 3.5.2 形状特征 |
| 3.6 基于规则以及聚类中心欧氏距离的分类器分类 |
| 3.6.1 基于规则的分类器 |
| 3.6.2 基于聚类中心的距离分类器 |
| 3.7 传递函数族设计 |
| 3.8 实验结果与分析 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 基于分类标记的光线投射加速 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光线投射算法基本原理 |
| 4.3 图像合成 |
| 4.4 加速优化 |
| 4.4.1 光线提前终止 |
| 4.4.2 无效体素剔除 |
| 4.4.3 基于分类标记的自适应采样加速优化 |
| 4.5 实验结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 肺部图像体绘制系统设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 系统框架 |
| 5.3 系统界面 |
| 5.4 DICOM影像读取模块 |
| 5.4.1 DICOM文件组成 |
| 5.4.2 DICOM文件的读取 |
| 5.5 不规则体切割 |
| 5.6 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 |
（7）三维图像边界曲面的体绘制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 医学可视化研究现状 |
| 1.3 主要研究工作和创新之处 |
| 1.4 论文结构 |
| 第二章 体绘制算法 |
| 2.1 体绘制中的光学模型 |
| 2.1.1 光线吸收模型 |
| 2.1.2 光线发射模型 |
| 2.1.3 光线吸收与发射模型 |
| 2.2 体绘制流程 |
| 2.2.1 获取三维体数据 |
| 2.2.2 三维数据预处理 |
| 2.2.3 重采样 |
| 2.2.4 分类 |
| 2.2.5 明暗计算 |
| 2.2.6 图像合成 |
| 2.3 体绘制的典型算法 |
| 2.3.1 基于空间域的体绘制 |
| 2.3.2 基于变换域的体绘制 |
| 2.3.3 基于纹理映射的体绘制 |
| 2.4 体绘制中的传递函数 |
| 2.4.1 传递函数的数学定义 |
| 2.4.2 传递函数的研究现状 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于 GPU 的体绘制实现 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 GPU 图形流水线 |
| 3.3 基于 GPU 的光线投射体绘制 |
| 3.3.1 光线投射体绘制的基本原理 |
| 3.3.2 基于 GPU 的单步投射算法 |
| 3.3.3 Phong 光照模型和 Blinn-Phong 光照模型 |
| 3.3.4 实验结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 体绘制中边界曲面传递函数的设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于边界曲面零交叉点的传递函数设计 |
| 4.2.1 Marching-Cube 提取三维数据场边界曲面零交叉点 |
| 4.2.2 基于边界曲面零交叉点构建二维特征空间 |
| 4.2.3 基于零交叉点在二维特征空间上的映射关系 |
| 4.2.4 实验结果与讨论 |
| 4.3 基于视觉信息和空域信息的传递函数设计 |
| 4.3.1 基于视觉模型的边缘检测 |
| 4.3.2 基于空域信息的数据聚类 |
| 4.3.3 实验结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 三维图像中相似结构的分类显示 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 三维图像中边界的分类 |
| 5.3 分离Ω_2，Ω_3边界方法 |
| 5.3.1 对边界曲面的绘制 |
| 5.3.2 不感兴趣片段的去除 |
| 5.3.3 对连通域中、边界的分类和提取 |
| 5.4 实验结果和讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 附件 |
（8）三维数据场体绘制研究进展（论文提纲范文）
| 1 体数据场及其绘制方法分类 |
| 1.1 体数据场的插值 |
| 1.2 体数据场绘制方法分类 |
| 2 面绘制 |
| 2.1 轮廓线连接法 |
| 2.2 移动立方体法 |
| 2.3 移动四面体法 |
| 2.4 剖分立方体法 |
| 3 直接体绘制 |
| 3.1 空间域体绘制 |
| 3.2 变换域体绘制 |
| 4 优化网格数据的体绘制技术 |
| 5 体绘制的加速技术 |
| 6 体绘制研究展望 |
（9）基于颜色迁移的MRI医学图像彩色化及其在三维重构中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景和研究意义 |
| 1.2 颜色迁移及其在国内外的发展 |
| 1.3 颜色迁移源图像的数据来源 |
| 1.4 本文章节内容提要 |
| 第二章 MRI 医学图像三维数据场切片的伪彩色处理 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 灰度图像的伪彩色处理 |
| 2.2.1 强度分层法 |
| 2.2.2 空间域灰度级—彩色变换法 |
| 2.3 三维切片伪彩色处理 |
| 2.4 基于空间域灰度级—彩色变换法的医学图像仿真彩色 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 颜色迁移理论 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 颜色模型 |
| 3.2.1 RGB颜色模型 |
| 3.2.2 HSL 颜色模型 |
| 3.2.3 lαβ颜色模型 |
| 3.3 基本颜色迁移算法及其分析 |
| 3.3.1 Reinhard 算法 |
| 3.3.2 Welsh 算法 |
| 3.3.3 基于纹理特征的颜色迁移算法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 MRI 医学图像的颜色迁移算法及其改进 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 颜色迁移算法图像预处理 |
| 4.2.1 源图像的分辨率降级 |
| 4.2.2 源图像的去噪 |
| 4.2.3 基于邻域颜色矩的源图像去背景 |
| 4.2.4 目标图像的亮度配准 |
| 4.3 颜色迁移算法的匹配函数优化理论 |
| 4.4 基于引力场的粒子群优化算法的颜色迁移匹配函数最优值求解 |
| 4.4.1 基本粒子群优化算法的原理及步骤 |
| 4.4.2 基于引力场的粒子群优化算法原理及步骤 |
| 4.4.3 基于引力场的粒子群匹配函数最优值求解 |
| 4.4.4 基于引力场的粒子群匹配函数最优值求解结果分析对比 |
| 第五章 基于直接体绘制的彩色三维数据场显示 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 体绘制的光学模型与方程的建立 |
| 5.2.1 体绘制的光学模型 |
| 5.2.2 体绘制方程的建立 |
| 5.3 体绘制的错切-变形算法（SHEAR-WARP） |
| 5.3.1 错切-变形法的基本原理 |
| 5.3.2 错切-变形算法的投影矩阵表达 |
| 5.4 基于彩色三维数据场的体绘制传递函数 |
| 5.4.1 三维数据场的体绘制灰度传递函数 |
| 5.4.2 三维数据场的体绘制彩色传递函数 |
| 第六章 MRI 医学图像颜色迁移软件包技术实现 |
| 6.1 MRI 医学图像颜色迁移软件包框架设计 |
| 6.2 MRI 医学图像颜色迁移软件包功能模块设计 |
| 6.2.1 灰度图像配准源数据采集模块设计 |
| 6.2.2 对角差分滤波模块设计 |
| 6.2.3 灰度分布漂移模块设计 |
| 6.2.4 颜色迁移模块设计 |
| 第七章 总结 |
| 7.1 主要工作回顾 |
| 7.2 未来工作的展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A Welsh 颜色迁移程序源码 |
| 附录 B 切片图像灰度漂移模块源码 |
| 简历 在读期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（10）基于高性能计算的体绘制算法的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 研究现状与趋势 |
| 1.2.1 关键技术研究现状 |
| 1.2.2 现存问题及发展方向 |
| 1.3 研究内容和论文结构 |
| 1.3.1 论文内容 |
| 1.3.2 论文组织结构 |
| 第2章 相关概念和关键技术 |
| 2.1 相关概念 |
| 2.1.1 数据类型与表示 |
| 2.1.2 数据分类与颜色赋值 |
| 2.1.3 重采样 |
| 2.1.4 绘制合成 |
| 2.2 光线投射体绘制技术 |
| 2.3 高性能计算技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于高性能计算的体绘制算法的设计 |
| 3.1 基于多核多线程的体绘制算法的设计 |
| 3.2 基于MPI集群的多机体绘制算法的设计 |
| 3.2.1 MPI并行编程编程技术 |
| 3.2.2 基于MPI集群的多机体绘制算法的可行性分析 |
| 3.2.3 基于MPI集群的多机体绘制算法设计 |
| 3.3 基于CUDA的体绘制算法的设计 |
| 3.3.1 CUDA关键技术 |
| 3.3.2 基于CUDA的体绘制算法的可行性分析 |
| 3.3.3 基于CUDA的体绘制算法的设计 |
| 3.4 基于多机多GPU的体绘制算法的设计 |
| 3.4.1 基于多机多GPU体绘制算法的可行性分析 |
| 3.4.2 基于多机多GPU体绘制算法的设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于高性能计算的体绘制算法实现与性能分析 |
| 4.1 基于高性能计算的体绘制算法的实现 |
| 4.1.1 高性能计算的体绘制算法实验平台的设计 |
| 4.1.2 高性能计算的体绘制算法实验平台的实现 |
| 4.2 实验结果与性能对比分析 |
| 4.3 实验结果成像质量分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、三维数据场体绘制中几类问题的研究与实现（论文参考文献）
- [1]面向多物理场的MTSS后处理[D]. 杨德云. 电子科技大学, 2021(01)
- [2]基于体绘制的空间标量场可视化[D]. 孙吉刚. 成都信息工程大学, 2019(05)
- [3]基于数据分类的高效光线投影算法研究[D]. 高翔. 杭州电子科技大学, 2019(01)
- [4]基于体绘制的三维数据场可视化系统的设计与实现[D]. 嵇杰. 中国石油大学(华东), 2015(04)
- [5]基于光线投射技术的三维体数据场可视化[D]. 刘晓. 杭州电子科技大学, 2015(10)
- [6]肺结节医学图像体绘制技术研究[D]. 张梓良. 华南理工大学, 2013(05)
- [7]三维图像边界曲面的体绘制[D]. 夏斌. 上海交通大学, 2013(07)
- [8]三维数据场体绘制研究进展[J]. 何丽君,王晓强,云健,包书哲. 大连民族学院学报, 2012(05)
- [9]基于颜色迁移的MRI医学图像彩色化及其在三维重构中的应用研究[D]. 沈涛. 华东交通大学, 2012(02)
- [10]基于高性能计算的体绘制算法的设计与实现[D]. 吴伟. 东北大学, 2011(05)