[发明专利]一种三维核辐射剂量场的数据混合绘制方法及可视化系统

说明书

本发明涉及核电厂可视化技术领域，公开了一种核辐射剂量场数据的混合绘制方法，包括步骤S0：搭建三维核电厂的几何模型；步骤S1：获取三维核辐射剂量数据并进行预处理得到体数据；步骤S2：利用CUDA的光线投射方法对三维核辐射计量场进行绘制，通过将不同大小的剂量值映射成不同的颜色，以获取三维核辐射计量场的渲染结果；步骤S3：将渲染结果与核电厂的几何模型进行融合。本文借助基于光线投射的体绘制算法来进行三维核辐射剂量的可视化呈现。

技术领域

本发明涉及核电厂可视化技术领域，具体涉及一种三维核辐射剂量场的数据混合绘制方法及可视化系统。

背景技术

世界经济高速发展的同时，环境污染问题和能源消耗问题也日益严重，核电凭借其极强的供电稳定性，成为了基荷电源最好的选择，核能作为一种清洁并且经济的能源得到了许多人的关注。核能的高速发展以及核技术的进步也带了相应的问题，越来越多的人们关注核安全问题与核辐射的保护。而计算机强大的计算能力和仿真能力可以模拟许多危险并且富有挑战的作业，科学可视化技术的发展为这个任务提供了一个有效的解决方案。

科学可视化技术把核辐射剂量显示在电脑屏幕前，并清晰地展现核辐射剂量的分布情况。人们可以根据核辐射剂量的分布来设计核设施的退役方案、设计工作人员的维护路线以及对工作人员进行培训。另一方面，由于真实核辐射环境的危险性，借助虚拟现实技术使工作人员在虚拟的环境中进行沉浸式作业练习和培训，可以为员工在真实的环境中工作提供实用的建议和安全保障。

对于核辐射剂量场的可视化，现有的研究工作无法对较大规模的体数据进行实时地渲染，并且对核电站的辐射可视化粒度过于单一，对于核辐射泄漏这一危险并且重要的场景也无法动态地模拟。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种三维核辐射剂量场的数据混合绘制方法及可视化系统，本文借助基于光线投射的体绘制算法来进行三维核辐射剂量的可视化呈现。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种核辐射剂量场数据的混合绘制方法，包括

步骤S0：搭建三维核电厂的几何模型；

步骤S1：获取三维核辐射剂量数据并进行预处理得到体数据；

步骤S2：利用CUDA的光线投射方法对三维核辐射计量场进行绘制，通过将不同大小的剂量值映射成不同的颜色，以获取三维核辐射计量场的渲染结果；

步骤S3：将渲染结果与核电厂的几何模型进行融合。

在本发明中，进一步的，所述步骤S2包括

步骤S20：读入体数据，获取CUDA中的线程编号；

步骤S21：判断视点发出的光线与体数据是否交叉，对不交叉的光线进行滤除，对于交叉的光线执行步骤S22；

步骤S22：重建相应的体数据，获取图像渲染结果。

在本发明中，进一步的，所述步骤S20包括

步骤S20-1：设置颜色以及不透明度的传递函数；

步骤S20-2：读入所述获取的体数据，将体数据和相应的传递函数之间进行映射，映射方案为颜色随着辐射剂量率的增加按照不同等级进行过度；

步骤S20-3：根据三维纹理的尺寸来设置线程块的大小。

在本发明中，进一步的，所述步骤S22包括

步骤S22-1：筛选光线上的体数据并进行采样获取每个采样点的体素；

步骤S22-2：根据传递函数进行赋值和累积；