[发明专利]一种近似无损的三维体数据压缩域体绘制方法

摘要

本发明公开了一种近似无损的三维体数据压缩域体绘制方法：将体数据分割成大小为4*4*4的块后逐块拉普拉斯分解为三个层次，在对第一、第二层次的分解数据分别构建矢量量化编码表后进行矢量量化，获取第一、第二级索引体数据，再以两级索引体数据和两级矢量量化编码表恢复体数据，将原始体数据与恢复体数据作差得到稀疏的残差体数据；使用完美空间哈希压缩该稀疏残差体数据；以两级索引体数据、两级矢量量化编码表和完美空间哈希的结果作为体绘制阶段的输入，在GPU里进行实时解码和绘制。本发明使解码数据更接近原始数据；解决了有限的存储资源、有限的CPU及GPU传输带宽与不断增加的体数据尺度及领域专家对高压缩质量的实时压缩域体绘制的需求之间的矛盾。

主权项

一种近似无损的三维体数据压缩域体绘制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将体数据值类型为浮点型、无符号字符型或者短整型的三维原始体数据分割成大小为4*4*4的数据块，再对分割完的数据块逐个进行拉普拉斯分解，由此将每个数据块分解为三个层次的数据：其中，每一个数据块的第一层次分解数据是一个大小为4*4*4的64维矢量，所有数据块的第一层次分解数据构成第一层次分解数据矢量集合；每一个数据块的第二层次分解数据是一个大小为2*2*2的8维矢量，所有数据块的第二层次分解数据构成第二层次分解数据矢量集合；每一个数据块的第三层次分解数据是该数据块的体数据值的算术平均值，所述第三层次分解数据的大小为1*1*1，所有数据块的第三层次分解数据构成第三层次分解数据集合；(2)对所述第一层次分解数据矢量集合进行矢量量化，得到第一级矢量量化编码表和第一级索引体数据，所述第一级索引体数据中记录了每一个4*4*4数据块的第一层次分解数据与第一级矢量量化编码表中码元矢量的对应关系；构造第一级偏移地址表，由此确定第一级矢量量化编码表中的码元矢量的元素与每个数据块的第一层次分解数据中的体素的对应关系：对所述第二层次分解数据矢量集合进行矢量量化，得到第二级矢量量化编码表和第二级索引体数据，所述第二级索引体数据中记录了每一个4*4*4数据块的第二层次分解数据与第二级矢量量化编码表中码元矢量的对应关系；构造第二级偏移地址表，由此确定第二级矢量量化编码表中的码元矢量的元素与每个数据块的第二层次分解数据的体素的对应关系：(3)利用第一级矢量量化编码表、第一级索引体数据、第一级偏移地址表以及第二级矢量量化编码表、第二级索引体数据、第二级偏移地址表分别进行矢量量化解码而相应得到所有数据块的第一层次分解数据和第二层次分解数据的解码恢复值，再逐体素地对所有数据块的每个体素所对应的第一层次分解数据和第二层次分解数据的解码恢复值以及第三层次分解数据相加得到解码体数据，将原始体数据与解码体数据逐体素作差而得到稀疏的残差体数据；(4)使用完美空间哈希压缩所述残差体数据而得到偏移表数据、位置表数据和哈希表数据；(5)将第一级索引体数据、第二级索引体数据、第一级矢量量化编码表、第二级矢量量化编码表、一级偏移地址表、二级偏移地址表、偏移表数据、位置表数据和哈希表数据传入到GPU中并在GPU中进行实时解码和绘制。