论文-IsoRegion Leaping 一种体绘制加速算法.docVIP

IsoRegion Leaping：一种体绘制加速算法 摘　要　本文提出了一种适用于光线投射类型体绘制的加速算法，我们称为IsoRegion Leaping，它是基于体数据中等灰度区域的采样复合方程的因子分解。为了确定体数据中具有相同灰度值的相邻体素，我们建立了一种称为IsoRegion的数据结构，这种结构独立于视点和绘制参数，并且可以在预处理过程中建立。位于IsoRegion中的投射光线上的累积颜色和透明度，根据所在区域的灰度值和线段长度，也被预先计算好并存入查找表中。这样，穿过IsoRegion的光线线段的属性就可以在查找表中查得，从而节省大量不必要的采样复合计算。在具有相同图像质量的前提下，这种方法一般要比标准方法快2~3倍。在理论和实践上，都可以证明新方法和标准方法生成的图像是一致的。 关键词　体数据可视化,，光线投射，IsoRegion Efficient Volume Rendering by IsoRegion Leaping Acceleration Abstract This paper introduces a new acceleration technique for ray casting type volume rendering called IsoRegion Leaping. A factorization of sample composition equation leads to our new algorithm, which is based on homogeneity inside a volume. We create an IsoRegion data structure to help identifying homogeneous voxel cubes, which is independent of the viewing parameters and shading conditions, thus can be pre-processed. Accumulated colors and transparencies of homogeneous ray segments are pre-computed into a look-up table according to different voxel values and ray segment lengths. Attributes of ray segments piecing through IsoRegion blocks are looked-up from the table. Therefore, unnecessary sample compositions with IsoRegion are saved. This voxel leaping technique is experimentally proved to efficient even for real-life medical volume data. A speed up of 2 to 3 times is measured while preserving the image quality. Images generated by our algorithm and the ones from the original algorithm without IsoRegion Leaping acceleration are identical, both theoretically and experimentally. Keywords　volume visualization, ray casting, IsoRegion 1　　引言 　　体绘制是三维数据可视化的一种重要手段，它是一种将三维体数据投影到二维图像平面上的方法，这其中包含了大量计算。在本文中我们提出了一种新的光线投射式体绘制的加速算法，它是通过利用体数据中具有相同灰度值的等值区域以避免不必要的采样复合计算来实现的，我们称之为IsoRegion Leaping。 　　迄今为止，人们已经提出了许多种体绘制加速算法。这其中有Law和Yagel提出的基于时间连贯性、用于绘制动态数据的加速算法[11]；由Lacroute和Levoy提出的shear warp方法，它通过一种特殊的遍历模式，来发掘图像空间和物体空间的连贯性；Adelson等人[1,3,2]以及He和Kaufman等人研究了立体成像的连贯性，提出了更为有效的生成立体图像的方法。其他的加速算法还有Fang[6]和Kulick [8]提出的利用三维纹理加速器的体绘制方法以及由Lacroute[9]和