三维数据场可视化 ¶

三维空间规则数据场的直接体绘制 ¶

• 体元（Voxel）：每个网格是结构化数据的一个元素
• 直接体绘制算法：将离散分布的三维数据场，按照一定的规则转换为图形显示设备帧缓存中的二维离散信号，即生成每个像素点颜色的 R、G、B 值

重采样 ¶

• 信号：表示信息的一个函数，可以是连续的，也可以是离散的。三维物体在观察平面上的投影可以看作是二维连续信号，在图形系统的帧缓存中，由像素点的数值组成的矩阵是一个二维离散信号
• 采样：从一个连续信号中选择有限个数值的过程
• 重构：从采样信号中重新构造该原始信号的过程
• 奈魁斯特频率：从一个信号中抽取样本的频率大于该信号频谱中最高频率的两倍时，就可以从采样信号中恢复出原信号，这一采样频率的下限称为奈魁斯特频率
• 重采样：
  • 选择适当的重构核函数，对离散的采样信号进行卷积运算，重构连续的原始信号
  • 采用低通滤波函数去掉高于奈魁斯特频率极限的频率成分
  • 对滤波后的函数重新采样

光学模型 ¶

• 在重采样的基础上，计算全部采样点对屏幕像素的贡献，也就是每一个像素的光强度值 I
• 光线吸收模型
• 光线发射模型
• 光线吸收和发散模型

光线投射体绘制技术 ¶

• 三维数据场的分类问题

  • 阈值法
  • 概率法

• 改进后的光线投射体绘制算法

物体空间扫描的体绘制技术 ¶

• 足迹表法：逐层、逐行、逐个地计算每一个数据点对屏幕像素的贡献，并加以合成，形成最后的图像

• 基于错切 - 变形技术的体绘制算法

• 体元投射法

• 子区域投射法

频域体绘制技术 ¶

• 频域体绘制技术的原理
  • 傅立叶投影 - 截面定理
  • 频域体绘制基本算法
• 基于物质分类的颜色赋值的频域体绘制算法

• 重构核阶次的自适应选择
• 进一步减少计算量和存储空间
  • 对称采样
  • 哈特里变换代替傅立叶变换

由三维纹理映射硬件支持的直接体绘制 ¶

• 纹理映射，纹理图中的每一个元素称为纹理元（texels）
  1. 纹理生成
  2. 给出映射定义
  3. 纹理的重采样
• 三维纹理映射及其硬件实现
• 由三维纹理映射硬件支持的直接体绘制算法
  • 由三维纹理映射硬件支持的物体空间重采样直接体绘制算法
  • 由三维纹理映射硬件支持的屏幕空间重采样直接体绘制算法
  • 由三维纹理映射硬件支持的具有明暗效果的直接体绘制算法
  • 由三维纹理映射硬件支持的具有边界面突出效果的体绘制算法
  • 采用空间跳跃技术的三维纹理映射硬件支持的体绘制算法