[发明专利]一种基于Hadoop和CUDA的光线投射可视化多用户交互处理方法

摘要

本发明涉及科学计算可视化技术领域，具体公开了一种基于Hadoop和CUDA的光线投射可视化多用户交互处理方法。本发明方法一方面使用Hadoop MapReduce和NVIDIA CUDA的并行处理能力，进行加速绘制，另一方面，针对多用户交互环境，本发明设计了一种避免重复计算的方法，减少重复计算耗时。本发明方法实现了对各像素点梯度、光线重采样和数据合成的快速运算，能够快速、高效的实现三维可视化成像。

主权项

一种基于Hadoop和CUDA的光线投射可视化多用户交互处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：不同用户在本地处理前，需先获取绘制图像的数据信息；其中，图像的数据包括如下参数：查询重复标识CX、切片数C、开始编号D、结束编号E、视线方向F、视点位置G、生成图像宽W、生成图像高H、重复类型CTYPE、重复切片数量CC、重复开始编号CD、重复结束编号CE和数据DATA；步骤2：集群服务器master机器获取图像的数据，然后将该图像的数据与master机器中避免重复计算存储的数据比对，查询集群服务器是否有需要计算的数据结果；其中，避免重复计算存储的数据包括如下参数：开始编号X、结束编号Y、视线方向L、视点位置M、使用次数N、时间T、禁替换标识NOREP和数据DATA0；步骤2.1：判断集群中有无重复数据结果；若：判断结果是有重复数据，则设置重复类型CTYPE为部分重复，数值为1，禁替换标识NOREP值加1，并执行步骤2.2；或判断结果是无重复数据，则执行步骤3；步骤2.2：判断数据结果是否为完全重复；若：判断结果是完全重复，则重复类型CTYPE为完全重复，数值为2，并执行步骤11；或判断结果是部分重复，则执行步骤3；步骤3：读取对应不重复图像切片，建立三维数据场；步骤4：使用AABB包围盒对三维数据场无效体素进行裁剪；步骤5：使用NVIDIA CUDA对梯度进行处理；步骤6：将处理完的数据传输至集群服务器master机器；其中，处理完的数据包括如下参数：查询重复标识cx、切片数c、开始编号d、结束编号e、视线方向f、视点位置g、生成图像宽w、生成图像高h、重复类型ctype、重复切片数量cc、重复开始编号cd、重复结束编号ce和数据data；步骤7：将接收到的步骤6中的数据与master机器中避免重复计算存储的数据进行对比，查询集群服务器中是否有接收到数据的计算结果；其中，避免重复计算存储的数据包括如下参数：开始编号x、结束编号y、视线方向l、视点位置m、使用次数n、时间t、禁替换标识norep和数据data0；步骤7.1：判断集群中有无重复数据结果；若：判断结果是有重复数据，则读取对应存储的重复数据data0，禁替换标识norep减1，执行步骤7.2；或判断结果是不含重复数据，则执行步骤8；步骤7.2：判断数据结果是否为完全重复；若：判断结果是完全重复，此时将完全重复数据存入数据data，禁替换标识norep减1，则执行步骤11；或判断结果是部分重复，则执行步骤8；步骤8：集群mapreduce并行计算处理；步骤8.1：需要处理的不重复数据data上传至HDFS；步骤8.2：master机器将数据以分片方式划分成多个子数据分发到各slave机器处理；步骤8.3：各slave机器分别处理光线合成和重采样任务，保存生成结果；步骤8.4：从HDFS下载生成结果读取至master机器内存；步骤9：判断有无数据合并；若：判断结果是有数据合并，则重复数据data0与生成结果合成为最终结果；或判断结果是没有数据合并，则执行步骤10；步骤10：采用最近最久未使用原则对重复数据data0进行替换；步骤11：将数据data传回用户；步骤12：输出显示生成的二维图像；步骤13：判断是否切换视线方向f；若：判断结果是切换视线方向，则执行步骤2；或判断结果是不切换视线方向，则结束。