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主管单位 中华人民共和国
工业和信息化部
主办单位 哈尔滨工业大学 主编 李隆球 国际刊号ISSN 0367-6234 国内刊号CN 23-1235/T

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引用本文:于水,王宽全,夏勇,张恒贵.GPU的对半剖分体数据的光线投射法[J].哈尔滨工业大学学报,2016,48(4):73.DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.2016.04.012
YU Shui,WANG Kuanquan,XIA Yong,ZHANG Henggui.GPU-based ray casting method by half-splitting volume data[J].Journal of Harbin Institute of Technology,2016,48(4):73.DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.2016.04.012
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GPU的对半剖分体数据的光线投射法
于水,王宽全,夏勇,张恒贵
(哈尔滨工业大学 计算机科学与技术学院,150001哈尔滨)
摘要:
为解决传统可视化方法无法有效跳过具有空腔结构数据集的中空体素的问题,提出一种基于GPU的面向中空结构体数据的光线投射法.在进行光线投射之前,首先把体数据对半剖分成两部分,对此两部分分别使用八叉树进行重构,并同时剔除空块,建立起各自新的有效数据块的顶点集合;然后使用GPU对顶点集合进行渲染,生成光线起点和方向等信息;最后利用CUDA对重构后的两部分体数据依次进行光线投射和颜色累积,将其结果合成后得到最终图像.实验结果表明,这种方法生成的图像质量与传统的可视化方法相比没有损失,但对具有较多空腔结构的体数据,则可以快速跳过中空体素,具有非常明显的加速效果.
关键词:  数据可视化  光线投射法  GPU渲染  八叉树  CUDA  中空体数据
DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.2016.04.012
分类号:TP391.41
文献标识码:A
基金项目:国家自然科学基金(61173086);山东省科技发展计划资助(2012GSF12105).
GPU-based ray casting method by half-splitting volume data
YU Shui,WANG Kuanquan,XIA Yong,ZHANG Henggui
(School of Computer Science and Technology, Harbin Institute of Technology, 150001 Harbin, China)
Abstract:
To alleviate the inefficiency of the current visualization methods in skipping the empty voxels located in the hollow part, this paper presents a GPU-based ray casting method for hollow volume data. First, the volume is divided into two equal parts and reconstructed into two octrees before rendering. In this process, the empty blocks are culled synchronously from the original data, and two vertex arrays are generated consisting of valid voxels only. Then, the vertex arrays are rendered into textures which contain the start and direction information of the ray. The final images are obtained by calculating the color and opacity of the two parts with CUDA, respectively. The experimental results show that our method can speed up the rendering speed considerably on the volume data with large hollow structure without any quality loss compared with the traditional visualization methods.
Key words:  data visualization  ray casting  GPU rendering  octree  CUDA  hollow volume data

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