摘 要体绘制技术在计算机三维可视化中扮演着重要的角色，该技术能使三维物体空间 化，绘制出包含多种信息的三维高品质图像，方便研究者对体数据进行综合观察和分 析。近几年来，计算机图形硬件在高速发展，技术方面有很大的突破，具备了更强大 的功能，这对于体绘制来说，提供了一种基于 GPU 编程的新方法。83931

光线投射算法属于一种直接体绘制方法，是基于图形序列的，已经得到广泛的使 用。由于体数据数据量相当大，然而该算法是对体素进行直接计算，导致了计算程度 复杂，影响了体绘制的速度。因为光线投射算法绘制出的图像质量高，对该方法的优 化改进没有间断，在并行、可编程 GPU 和大显存显卡出现后，充分利用 GPU 的快速 计算能力和并行处理的特点，使得体绘制的速度加快。

本论文在研究体绘制技术的基础上，利用 GPU 的特性对光线投射算法实现加速 绘制，设计并实现了基于 GPU 光线投射算法的体绘制，得到高质量图像的同时，提 高了绘制实时效率。

毕业论文关键词：光线投射算法；体绘制技术；GPU

Abstract Volume rendering technology plays an important role in computer 3D visualization and the technique make the 3D object space, map contains a variety of information of 3D high quality image, it is convenient for researchers to comprehensive, observe and analyse the volume data。 In recent years, computer graphics hardware development at high speed, the technology has great breakthrough, with more powerful functions, for volume rendering, it provides a new method for GPU programming。

Ray casting algorithm is one kind of direct volume rendering  technique  which is based on the graphic sequence, and it has been widely used。 Because of the considerable amount of volume data, the algorithm is to directly calculate voxel, which leads to the complexity of the calculation and the speed of volume rendering。 Because of thigh quality of the image rendered by the ray casting algorithm and the optimization of the method improved without interruption, the appearance of parallel, GPU programming and memory card, make full use of GPU fast computing power and the characteristics of parallel processing to accelerate the appropriate drawing speed。

The paper based on volume rendering technology, using the characteristics of GPU to realize the accelerated rendering of ray casting algorithm, designed and implemented of GPU ray casting volume rendering algorithm map high quality images at the same time, improve the rendering efficiency in real time。

Keywords: Ray casting algorithm; volume rendering technique; GPU

目 录

第一章 绪论 1

1。1 研究目的和意义 1

1。2 国内外研究现状和发展趋势 1

1。2。1 体绘制技术的研究现状 1

1。2。2 GPU 的发展 2

1。2。3 GPU 在体绘制技术中的应用 3

1。3 论文的主要内容和组织结构 4

第二章 图形处理器 5

2。1 引言 5

2。2 GPU 概述 5

2。2。1 GPU 的工作流程 5

2。2。2 GPU 并行处理构架 6

2。3 GPU 编程 7

2。3。1 CUDA 概述