[发明专利]基于GPU加速的体数据动态剖切方法

权利要求书

1.一种基于GPU加速的体数据动态剖切方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)体数据的读取与预处理；

(2)将体数据的属性值映射成对应的颜色值；

(3)根据视点与模型的距离确定要加载的数据块体和数据块的分辨率，并剔除不可见的块体；

(4)将三维体数据读入系统内存后，定义为三维纹理，然后装入纹理内存；

(5)构建代理几何体；

(6)纹理坐标数据的填充；

(7)利用GPU对每个采样点进行插值；

(8)利用GPU实现光照计算；

(9)利用GPU实现纹理重采样，由上面构建的代理几何体，借助纹理映射按顺序绘制代理几何体，确定重采样的位置，并执行纹理映射，实现对体数据的重采样；

(10)通过交互操作或者参数设置的方法得到剖切的参数；

(11)由上一步得到的剖切参数，根据场景中相机的位置获得观察视角，然后根据视角重新构建待剖切模型的代理几何体，并实时地计算纹理坐标变换参数，再利用纹理映射进行体绘制，完成剖切的过程。

2.根据权利要求1所述基于GPU加速的体数据动态剖切方法，其特征在于：步骤(1)中对体数据进行预处理是通过一定的间隔在数值上取平均值，对数据进行抽稀。

3.根据权利要求1所述基于GPU加速的体数据动态剖切方法，其特征在于：代理几何体是在获得观察视角后，即当视线方向确定后，纹理空间与对象空间的映射关系也得到确定，再根据采样密度定义一系列相互平行的等间距采样多边形。

4.根据权利要求1所述基于GPU加速的体数据动态剖切方法，其特征在于：根据交互的过程中是否改变剖切参数，即剖切视角是否发生改变，确定是否重新生成代理几何体，若剖切视角改变了，则重新生成代理几何体。

5.根据权利要求1或3或4所述基于GPU加速的体数据动态剖切方法，其特征在于：生成代理几何体的具体步骤如下：

(5-1)根据模型视距阵将体数据转换到视空间，并计算此时包围盒8个顶点中z坐标的最小值和最大值；

(5-2)根据某固定采样间距计算最大最小z值之间的切片个数，然后按照从后向前的顺序，也即是z值从小到大的顺序依次处理每个切片；

(5-3)每次视线方向发生改变时，转到步骤(5-1)重新生成多边形代理几何体。

6.根据权利要求1所述基于GPU加速的体数据动态剖切方法，其特征在于：步骤(6)中在刚开始显示体数据时，就直接填充体数据的纹理坐标，在接下来的动态剖切过程中，则实时地计算纹理坐标变换，然后再对纹理坐标数据进行填充。

7.根据权利要求1所述基于GPU加速的体数据动态剖切方法，其特征在于：步骤(8)的体绘制中光照模型包括环境光、漫反射光和镜面高光，则I_phong＝a*I_环境光+b*I_漫反射光+c*I_镜面高光，其中a+b+c＝1。