[发明专利]一种快速展示体数据特征的可视化方法

说明书

技术领域

本发明涉及快速展示体数据特征的可视化方法，属于计算机图形学及科学计算可视化技术领域。

背景技术

体数据可视化是将三维采样数据转化为直观的二维图像的过程，主要可以归纳为分类和绘制两个步骤。分类是建立三维空间中的数据与视觉元素之间的映射关系，通常由传输函数设置完成；绘制则是沿着视线方向，将体数据的视觉属性按照经典的光学积分方程，投影至图像空间的过程。然而，经典的传输函数交互设计过程不够直观，复杂而耗时，一定程度上影响了体数据分析与可视化的效率。为了提升体数据可视化及分析效率，国内外研究学者致力于直观、便捷的传输函数设计方法研究，取得了丰硕的研究成果。

基于图像的传输函数是直观化光学参数设计的有效途径。Design Galleries是对初始的传输函数向量进行启发式扰动，如果扰动获得的传输函数向量与初始的传输函数向量满足一定的距离关系，则保留该传输函数向量并继续扰动。进而由用户在不同扰动传输函数作用下的绘制结果图像集合中选取能够满足其需求的图像，即可实现光学参数优化设计（Gibson S,Beardsley P,Ruml W,et al.Design Galleries:A General Approach to Setting Parameters for Computer Graphics and Animation[C].In Proceedings of SIGGRAPH.1997:389-400.）。Wu等学者提出一种基于遗传算法的交互式传输函数设计方法（Wu Y,Qu H.Interactive Transfer Function Design Based on Editing Direct Volume Rendered Images[J].IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics,2007,13(5):1027-1040.），用户可以在不同的绘制结果图像中定义其感兴趣特征，以感兴趣区域相似程度为衡量标准，对初始的传输函数集利用遗传算法不断进化，进而实现能够满足用户需求的光学参数设计。为了进一步直观地定义光学参数，Ropinski等学者提出一种基于笔画的传输函数设计方法（Ropinski T,Prassni J,Steinicke F,et al.Stroke-based Transfer Function Design[C].IEEE/EG International Symposium on Volume and Point-Based Graphics.2008:41-48.），用户在当前传输函数对应的绘制结果图像中交互式勾画出感兴趣特征线与背景特征线，统计特征线对应的数据直方图，利用直方图的差异获得感兴趣特征的标量值范围，进而交互式定义感兴趣特征的光学属性，实现感兴趣特征的有效展示。Guo等学者进一步简化了光学参数设计过程，提出一种所见即所得(WYSIWYG)的体数据可视化系统（Guo H,Mao N,Yuan X.WYSIWYG(What You See is What You Get)Volume Visualization[J].IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics,2011,17(12):2106-2114.）。利用图割(Graph Cut)确定感兴趣区域和背景区域，并对相应的空间数据进行聚类分析，以获取感兴趣特征的信息，进而借鉴Photoshop中的图像处理交互思想，用户可以利用简单而直观的交互手段设置体数据特征的光学参数，以实现体数据感兴趣特征的可视化。