直接體繪制中傳遞函數(shù)的研究.pdf

1、直接體繪制是一種高效且強(qiáng)有力的三維體可視化方法。因為傳遞函數(shù)賦予體數(shù)據(jù)中的每個體素光學(xué)屬性值：阻光度值決定哪些感興趣的結(jié)構(gòu)被顯示，顏色值決定了如何更直觀的顯示不同的感興趣結(jié)構(gòu)，因此，傳遞函數(shù)在直接體繪制中起著決定性的作用。由于兩維傳遞函數(shù)的直觀性和交互性，它是最常用的傳遞函數(shù)之一。但是它還存在一些問題需要進(jìn)一步研究：邊界信息擴(kuò)散嚴(yán)重、不明顯的邊界信息，相鄰拱形結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)大量的重疊區(qū)域，不同感興趣結(jié)構(gòu)重疊于兩維傳遞函數(shù)空間等問題。

2、>　　首先，為了解決體數(shù)據(jù)不同物質(zhì)之間的邊界信息在傳遞函數(shù)空間并不明顯，甚至在相鄰的拱形結(jié)構(gòu)間會出現(xiàn)重疊的問題，本文提出一種基于電荷體密度和電場力的兩維傳遞函數(shù)空間。與傳統(tǒng)的兩維傳遞函數(shù)空間不同，該空間可以顯著降低相鄰拱形之間的重疊區(qū)域，并提供緊湊的拱形信息，因此用戶設(shè)計傳遞函數(shù)更容易并可以得到滿意的可視化結(jié)果。為解決在兩維傳遞函數(shù)空間拱形結(jié)構(gòu)擴(kuò)散嚴(yán)重，無完整的邊界信息顯示，甚至當(dāng)相鄰的拱形結(jié)構(gòu)出現(xiàn)交疊重合等的問題，IS兩維傳遞函數(shù)空間

3、被提出，以便更好地在傳遞函數(shù)空間突顯體數(shù)據(jù)中感興趣的邊界信息。各種體數(shù)據(jù)的實驗結(jié)果表明，不同物質(zhì)的邊界信息在該空間表現(xiàn)為梯形結(jié)構(gòu)，且邊界信息相對于兩維灰度-梯度空間得到更加突出顯示，因此可以提供給用更有意義的設(shè)計傳遞函數(shù)的建議。同時，可以獲得體數(shù)據(jù)中更多物質(zhì)的細(xì)節(jié)信息。
　　其次，體數(shù)據(jù)中只要具有相同灰度梯度點對的體素就被映射到兩維直方圖中同一個像素位置，因此必然會導(dǎo)致?lián)碛邢嗤瑢傩缘牟煌母信d趣結(jié)構(gòu)重疊于直方圖的相同區(qū)域，這種重疊

4、問題是在兩維傳遞函數(shù)中是無法得到解決的。為解決這些問題，本文提出一種利用兩次分水嶺算法的識別重疊結(jié)構(gòu)的新方法，首先利用分水嶺算法基于不同感興趣結(jié)構(gòu)之間的空間位置關(guān)系識別這些結(jié)構(gòu)，然后本文基于體素的灰度值屬性來區(qū)分哪些空間相連的結(jié)構(gòu)。針對上一種方法的分水嶺算法對體數(shù)據(jù)中的灰度值過于敏感的問題，本文提出一種基于交互操作的方法識別這些重疊結(jié)構(gòu)，分水嶺算法的過分割現(xiàn)象可以通過修正灰度值的方法的很好抑制。為了降低交互操作的方法對用戶設(shè)計傳遞函數(shù)的

5、依賴并能自動的識別這些重疊的感興趣結(jié)構(gòu)，本文提出一種基于分水嶺算法的自動識別遮擋結(jié)構(gòu)的方法。首先用戶設(shè)置合適的傳遞函數(shù)，并判斷繪制結(jié)果中是否存在空間相連的感興趣結(jié)構(gòu)，分別采用物質(zhì)之間的局部灰度特性或者不同結(jié)構(gòu)之間的空間位置關(guān)系的方法來區(qū)分這些重疊結(jié)構(gòu)。不同于傳統(tǒng)的兩維傳遞函數(shù)，本文方法不僅可以區(qū)分不同的重疊結(jié)構(gòu)，還可以消除不同結(jié)構(gòu)之間的遮擋問題。此外，本文方法可以取得高維傳遞函數(shù)的分類效果而不需要面臨高維空間的復(fù)雜性問題。本方法在現(xiàn)有的