[发明专利]使用可视化几何柱体对计算机三维体数据进行交互实时浏览处理方法

说明书

技术领域

本发明属于交互式计算机图形学、图像处理技术领域，特别是涉及一种使用可视化几何柱体对计算机三维体数据进行交互实时浏览处理方法。

背景技术

在现有技术中，三维体数据(用V表示)的可视化方法主要有剖面显示和体透视两种。

剖面显示通常使用一块或多块空间平面，在它们通过的地方，将相交的体数据映射在(或称“贴”在)这些平面上。主要可分为以下几种：长方体滑块型、任意斜面型和“屏风”型。长方体滑块型方法往往使用一个可用鼠标拖动且与坐标轴平行的长方体滑块，用其表面对体数据进行可视化显示；该滑块被拖到不同位置就可对该位置进行可视化；通常能调整滑块大小，但不可旋转，只可缩放与平移；对体数据只有采样，没有插值，运算量较小。任意斜面型方法是用任意斜平面通过体数据，在体数据映射到斜面之前作插值运算；该方法往往通过其他用户界面来控制其移动，插值的运算量较大。“屏风”型方法往往要求可视面通过一组给定空间点，用“屏风”式的直立平面一块块地连接起来，对与其相交体数据作可视化；这类方法往往不能用鼠标拖动，插值的运算量在上两者之间。

体透视显示往往用上述长方体滑块来定义一个全闭合的子空间，对该子空间的全部数据而不是其表面通过的部分进行半透明叠加显示；由于剖面显示中所述的斜面与“屏风”面不能定义一个闭合的子空间，因而不适合做体透视；此外，体透视对由长方体定义的空间来操作方能达到高效。

多面棱/曲面柱体具有除任意斜面型方法外所有上述可视化方法的优点，并具有这些优点的综合与拓广。由于多面棱/曲面柱体能定义出几乎任意形状的几

何柱体，能用垂直曲面来确定柱体的侧面，并能够通过交互操作实现柱体的实时移动和变形，从而使体数据的剖面可视化能力大大加强，也使得对特定曲面封闭体区域的体透视成为可能。因此，如何实现用多面棱/曲面柱体滑块作为可视化方法，用垂直曲面作为可视化剖面和体透视区域的边界面，从而能选择最佳路径快速清晰浏览、精确检测提取三维体数据，交互构造几三维几何模型，已成为人们关注的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供与现有方法相比可大幅提高可视化能力的，具有处理大型体数据能力的，运行速度快、图像清晰度高、操作方便灵活的一种使用可视化几何柱体对计算机三维体数据进行交互实时浏览处理方法。

本发明方法是采用以下技术方案实现的，其特征在于本发明包括以下步骤：(1)构造三维场景中的可视化几何载体；(2)对三维体数据“V”进行采样与插值计算，将结果附着于可视化几何载体；(3)使用显卡语言vector shader和fragment shader用二个纹理映射单元显示三维体数据“V”内容；(4)实现三维拾取、拖动和编辑，根据浏览需要调整三维场景中可视化几何载体的位移、大小和形状，及增减几何载体的棱边。

所述可视化几何载体是指多面棱柱体、曲面柱体、棱柱面与曲柱面相结合的复合柱面体形状之一的可视化几何柱体。

所述构造三维场景中的可视化几何载体的方法是：由一组有序的、平行于水平面的顶点/控制顶点定义环形样条曲线，调整每段样条曲线的松紧度能使样条曲线段变紧直至变为折线段，垂直移动而形成可视化几何柱体。

所述将结果附着于可视化几何载体是指将结果至少附着于可视化几何载体的表面和内部中的一种，以实现相应的剖面显示和体透视；至少在可视化几何柱体一个面段以及上下底面能控制成透明，以实现非封闭环形的剖面显示。

本发明与现有技术相比，具有能用多面棱/曲面的可视化几何柱体来浏览、检测和提取、交互构造三维体数据中各种几何模型的独特能力，并能够选择最佳路径，最精确地提取几何体的控制点集，选择最佳方位来提取噪音较小的轮廓曲线，是快速清晰浏览、精确检测提取三维体数据的新的理想方法之一。

附图说明

图1现有技术中三维体数据的长方体滑块型剖面显示示意图

图2现有技术中三维体数据的任意斜面型剖面显示示意图

图3现有技术中三维体数据的“屏风”型剖面显示示意图

图4现有技术中三维体数据的体透视显示示意图

图5使用样条曲线构建可视化柱体上底面示意图

图6可视化柱体生成示意图之一(松紧度最紧＝1，为棱柱体)

图7可视化柱体生成示意图之二(松紧度≠1，为曲面柱体)

图8使用多面棱柱体对三维体数据的剖面显示示意图

图9使用曲面柱体对三维体数据的剖面显示示意图

图10使用多面棱柱体对三维体数据的体透视示意图

图11使用曲面柱体对三维体数据的体透视示意图