2。3。2 CUDA 并行处理类型和模式 8

2。4 小结 9

第三章 体绘制技术 10

3。1 引言 10

3。2 体绘制技术概述 10

3。3 体绘制的光学模型 10

3。3。1 光线吸收模型 10

3。3。2 光线发射模型 12

3。4 体数据成像原理 12

3。4。1 体数据采样 12

3。4。2 体数据预处理 13

3。5 四种体绘制算法 13

3。5。1 光线投射算法 13

3。5。2 抛雪球算法 14

3。5。3 错切变形法 15

3。5。4 基于硬件的三维纹理映射 16

3。6 小结 16

第四章 GPU 加速的光线投射体绘制 18

4。1 引言 18

4。2 光线投射算法的实现 18

4。3 基于 GPU 的光线投射算法 19

4。3。1 GPU 编程模型 20

4。3。2 基于 GPU 的光线投射算法设计 20

4。3。3 实验结果 22

4。4 小结 23

结 语 24

致 谢 25

参 考 文 献 26

附 录 28

第一章 绪论

1。1 研究目的和意义

在医学研究领域，三维体绘制（3D Volume Rendering）技术是目前研究的热点， 针对当前对医学图像处理时存在计算量大的问题，在传统的中央处理器（Central Processing Unit，CPU）计算平台上很难实时运算，然后进行交互式显示。而且体绘 制技术广泛用于地球物理、原子结构分析、地震数据监测、流体力学等多个领域，采 用显卡图形处理器（Graphic Processing Unit，GPU）强大的并行流处理能力来进行加 速运算，对各个行业都有重大意义。论文网

三维重建包括面绘制和体绘制两大类方法。面绘制技术通过构建中间图元达到三 维重建的目的，提取出等值面信息。面绘制技术只能提取三维体表面的信息，对于轮 廓下的内部结构信息，面绘制技术将无法提取，对物体的完整信息不能良好的表达出 来。在提取过程中，只是对表面进行计算，计算的数据量相对较小，速度快，可是不 能反映内部深度复杂有用信息。

对于体绘制技术而言，它的优势在于能保留图像中的细节信息，成像质量高，缺 点是在绘制过程中对每个体数据进行计算，计算量大，需要耗费很长时间。现当代计 算机科学技术高速发展，图形处理器在运行速度、内存带宽、运算核心等各个方面都 有了很大的进步。新一代的图形处理器 GPU，具有强大的可编程能力，可编程模块 有顶点编程着色器、几何编程着色器和像素编程着色器[1]，而且 GPU 有强大的流计 算处理能力，可对图像进行实时绘制。文献综述