检索结果-内蒙古大学图书馆

随着三维CT(Computerized Tomography,计算机断层摄影)硬件系统扫描速度的提高,实际生产应用中的效率瓶颈也从扫描速度转变为图像重建速度。尤其是在某些要求实时成像的场合,现有图像重建算法的效率根本无法满足实际需求,这也极大地限制了三维CT的实际应用。近年来计算机图形硬件的性能得到了很大的提升,并逐渐开始展现其作为通用处理单元的巨大潜力和强大功能,这也使得基于GPU(Graphics Process Units,图形处理器)的通用计算已经成为目前的研究热点之一。针对三维CT中的图像重建速度问题,提出了两种基于GPU的快速图像重建算法。并在此基础上,从充分利用所有的计算资源方面考虑,研究了三维图像的并行重建算法。主要的研究内容如下: 1.面向对象的可编程图形硬件软件开发包设计。利用面向对象技术,结合设计模式对高级绘制语言Cg函数库进行封装,设计了一个面向对象的可编程图形硬件语言开发包,有助于提高研究人员的开发效率,使得他们能将更多的精力投入算法研究本身。 2.基于GPU的快速重建算法研究。首先研究了基于投影纹理映射的三维图像快速重建算法,将重建问题中的反投影运算转换为投影纹理映射计算模式,利用可编程图形硬件来进行图像重建运算。在此基础上提出了一种改进算法,将反投影部分所有的计算均转移到GPU中,大大加快了重建速度。并基于此思路,文中还提出了一种基于几何参数表的快速重建算法。该算法利用GPU作为流处理器的特点,实现了基于GPU的多通道图像重建,充分挖掘了GPU计算能力。 3.图像并行重建算法研究。针对大数据量的三维图像重建问题,分别研究了两种数据分治策略。在此基础上,研究了基于共享内存的CPU-GPU混合并行重建算法以及基于分布式存储环境的并行重建算法,充分利用了PC中的所有计算资源,可以有效的解决大模型重建的规模和速度问题。 4.三维图像重建实验平台设计与实现。针对在使用高级语言编程进行算法研究过程中存在开发效率低的问题,研究并实现了一个半开放式三维图像重建实验平台,以将研究人员从繁重的编程工作中解脱出来,使他们能够专注于算法本身的研究工作。经实例验证,论文所提出的快速图像重建算法较原始FDK重建算法有大幅度速度提升,取得了比较满意的结果。

关键词：三维CT FDK算法快速图像重建 GPU 可编程图形硬件投影纹理映射几何参数表

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基于可编程图形硬件加速的若干技术研究

基于可编程图形硬件加速的若干技术研究

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作者：董朝浙江大学

学位级别：硕士

目前图形硬件中的图形处理器(GPU)计算能力的增长速度已经超过了中央处理器(CPU)计算能力的增长速度，主流图形硬件制造商声称，现在每隔12个月GPU的性能就会增长一倍。图形硬件技术一个最主要的突破就是在图形硬件中引入了可编程功能... 详细信息

目前图形硬件中的图形处理器(GPU)计算能力的增长速度已经超过了中央处理器(CPU)计算能力的增长速度，主流图形硬件制造商声称，现在每隔12个月GPU的性能就会增长一倍。图形硬件技术一个最主要的突破就是在图形硬件中引入了可编程功能，此功能允许用户编制自定义的着色器程序(Shader program)来替换原来固定流水线中的某些功能模块，使得GPU在功能上更像一个通用处理器。虽然GPU具有非常高的计算速度，但并不能直接将以前在CPU中实现的算法照搬到GPU中来执行，这是因为GPU的指令执行方式和CPU不一样，GPU的体系结构是一种高度并行的单指令多数据(SIMD)指令执行体系。所以要基于可编程图形硬件实现一些在CPU中效率较低的算法，就必须重新组织算法实现的数据结构和步骤，以充分利用GPU并行处理体系结构带来的性能优势。本文中的几种算法都基于可编程图形硬件实现，在达到实时效率的同时保证了结果的质量。本文中的研究工作主要包括以下几个方面： 1．实时体素化及其应用提出了一种面向复杂几何模型的高效体素化方法。算法首先将几何模型依据各面片的朝向将它们分别变换到三个离散的体空间，然后将每个体空间中生成的体素以二维纹理的方式存储在三张工作表格(worksheet)中，三张工作表格最终合并成为一张包含全部体模型数据的工作表格。算法整个运行过程中只需要遍历初始几何模型一次。由于整个运行过程全部在GPU中实现，对于两百万面片数的几何模型算法能够达到实时。该算法实现简单并且易于扩展到体建模、透明绘制、碰撞检测等许多具体应用中。 2．大尺寸点模型实时高质量绘制提出了一种大尺寸点模型的自适应绘制算法。该算法在预处理阶段首先将点模型分割为很多点片，建立每一个点片的层次结构并以线性二叉树的方式保存;在接下来的绘制过程中对点模型分片进行处理，通过快速的可见性测试剔除掉不可见的点片，可见的点片则会依据距离视点的远近选取合适的绘制模式在GPU中实时绘制。算法不仅充分发挥了GPU的性能并且有效地均衡了GPU和CPU之间的负载。为解决大尺寸模型数据量过大的问题，我们还提出了一种快速的压缩／解压缩技术，可以将显存中的绘制数据压缩8倍以上。基于以上算法，可以在普通PC平台上实现百万数量级浙江大学硕士学位论文摘要点采样模型的实时高质量绘制。 3.实时阴影映射阴影映射是一种基于图像空间的阴影绘制算法。该算法基于图形硬件提供的纹理 (t exture)和深度缓存(dePth buffer)等技术实现，依靠GPU加速可以达到很高的绘制效率。文中会详细介绍两种实时阴影映射的实现方法:普通基于GPU实现的阴影映射和硬件阴影映射。在本文的最后，作者总结了自己关于可编程图形硬件技术的一些经验和体会，并提出了一些未来的研究方向。关键词:GPU;可编程图形硬件;体素化;实时绘制;点绘制;阴影若

关键词： GPU 可编程图形硬件体素化实时绘制点绘制阴影

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基于可编程图形硬件的三维显示及立体医学可视化系统研发

基于可编程图形硬件的三维显示及立体医学可视化系统研发

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作者：朱鹏东南大学

学位级别：硕士

科学可视化技术在医学领域应用非常广泛，经过十几年的发展，已经从辅助诊断发展成为辅助治疗的重要手段，并将进一步深入到医学的各个领域。本文中的工作将从医学影像的立体可视化的算法理论和应用开发两个角度开展，其中可视化算法的... 详细信息

科学可视化技术在医学领域应用非常广泛，经过十几年的发展，已经从辅助诊断发展成为辅助治疗的重要手段，并将进一步深入到医学的各个领域。本文中的工作将从医学影像的立体可视化的算法理论和应用开发两个角度开展，其中可视化算法的研究为应用开发铺设了基础，应用开发反过来促进了我们的算法研究。\n 三维显示技术主要分为两大类：一种是通过数据分析寻找感兴趣区域的轮廓线边界，进而用传统计算机图形学手段绘制出多边形表面，这种方法称为表面绘制方法；另一种方法是不经过表面重建步骤而直接对体数据进行显示，称之为体积绘制方法。体积绘制方法能够很好地表达组织器官的内部细节，产生高质量的绘制图像。但这种方法由于体积绘制算法计算量较大，传统的高质量实时体积绘制系统通常架构在昂贵的高端图形工作站或专用硬件上。近年来具有并行处理能力的可编程渲染单元得到了广泛应用，使得高质量实时三维体积绘制可以在PC平台下实现。为了产生三维空间的深度感，我们还讨论了立体视觉的原理及其在医学可视化系统中的实现。\n 本文充分利用图形硬件的可编程性，实现了一套PC平台下的高质量实时三维立体医学可视化系统，并在兼顾高质量和实时交互的前提下，将Phong模型体绘制光照、分类、非多边形等值面绘制及立体视觉等功能集成于系统之中。这套医学影像可视化系统已经在神经外科和整形外科得到临床应用，提高了外科诊断和手术计划的精确度。

关键词：表面绘制体积绘制立体视觉可编程图形硬件辅助治疗辅助诊断

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可编程图形硬件下的三维图像的并行重建算法

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电子技术与软件工程 2020年第6期 37-38页

作者：陈小海黄晓玲桂林电子科技大学北海校区计算机工程学院广西壮族自治区北海市536000

本文在研究过程中,从几何层面上研究了FDK算法特性,并对其进行了几何描述,并据此分析了一种运用可编程图形硬件加速图像构建方式,在该方式运用过程中,充分运用了图形处理器的高精度性特征、可编程性特征以及计算特性,该图形重建方式操... 详细信息

本文在研究过程中,从几何层面上研究了FDK算法特性,并对其进行了几何描述,并据此分析了一种运用可编程图形硬件加速图像构建方式,在该方式运用过程中,充分运用了图形处理器的高精度性特征、可编程性特征以及计算特性,该图形重建方式操作较为便捷,能够降低运用成本,与原有的传统算法相比,操作效率更高。

关键词：可编程图形硬件三维图像 FDK重建算法并行重建算法

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基于可编程图形硬件的体绘制技术研究

基于可编程图形硬件的体绘制技术研究

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作者：罗艳西南交通大学

学位级别：硕士

三维数据场可视化尤其是其中的体绘制是科学计算可视化领域最重要、近年来发展最迅速的一项技术，它是在吸收计算机图形学、计算机视觉和计算机图像处理等学科有关知识的基础上发展起来的，在医学三维重建、计算流体力学、有限元后处理... 详细信息

三维数据场可视化尤其是其中的体绘制是科学计算可视化领域最重要、近年来发展最迅速的一项技术，它是在吸收计算机图形学、计算机视觉和计算机图像处理等学科有关知识的基础上发展起来的，在医学三维重建、计算流体力学、有限元后处理、地震地质勘探等众多领域得到了广泛应用。体绘制技术无需构造中间几何图元，直接将三维体数据映射到二维的投影平面上产生最终绘制结果，具有能够半透明显示数据场的不同区域和内部细节的优势。但由于体绘制需要处理的数据量十分庞大，生成图像的算法又比较复杂，相比其他算法如面绘制其具有处理时间长，计算量大的固有缺陷。常常需要使用高端图形工作站和特殊硬件来实现，在普通PC机上对于一般大小的体数据也很难达到实时交互处理。计算机硬件的飞速发展，特别是可编程图形硬件的顶点和片段处理器，为实现实时体绘制技术提供了硬件加速的支持。本文首先介绍了科学计算可视化和可编程图形处理器的概况；分析了可视化的主要流程，对二维数据切片进行了相关的预处理，得到符合本文绘制算法要求的体数据集；第三章讲述了体绘制的关键技术，比较了各种典型的体绘制算法，实现了三维纹理映射的体绘制，讨论其实现上的难点，三维纹理映射方法相当于同时处理所有光线的光线投射体绘制算法，为简化计算，采用了固定的视线方向和框架立方体，代理几何体使用一系列垂直于视线方向与框架立方体相交的矩形切片，通过旋转纹理坐标系来达到变换视角的目的，利用over算子进行最终的图像合成；第四章介绍了图形硬件流水线，利用GPU的可编程顶点和片段着色器，将三维纹理体绘制的部分绘制计算如顶点变换、纹理映射、色彩转换等从CPU转移到GPU的顶点和片段着色器上进行处理。最后，使用VC++作为开发平台，OpenGL1.5作为3D开发库，并用Nvidia公司的高级渲染语言Cg，实现了基于GPU的三维纹理的加速算法。实验结果表明，在不损失图像绘制质量的情况下，加快了体绘制的速度。

关键词：可视化体绘制三维纹理可编程图形硬件 Cg

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在可编程图形硬件上实现图像高动态范围压缩

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微机发展 2005年第9期15卷 154-157页

作者：彭韬胡耀华李在铭电子科技大学通信与信息工程学院四川成都610054 微软亚洲研究院北京100080

通过在亮度图像梯度域上对大梯度进行衰减,压缩图像亮度的动态范围,可以使高动态范围图像在被显示时,既能够适应常规的显示硬件,同时又充分保留原始图像的细节信息,使得图像在被观察时能够重现真实场景的亮度效果。文中采用适合由图形... 详细信息

通过在亮度图像梯度域上对大梯度进行衰减,压缩图像亮度的动态范围,可以使高动态范围图像在被显示时,既能够适应常规的显示硬件,同时又充分保留原始图像的细节信息,使得图像在被观察时能够重现真实场景的亮度效果。文中采用适合由图形处理器加速的快速算法,将整个处理过程通过可编程图形硬件实现,建立快速的图像动态范围压缩技术,建立起适用于高动态范围图像显示的实时应用框架,使之不仅适用于基于图像的动态范围调整的绝大部分情况,还能够成为各种交互式图形应用的核心技术之一。

关键词：图像处理高动态范围压缩泊松方程可编程图形硬件

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基于可编程图形加速硬件的实时光线投射算法

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系统仿真学报 2007年第18期19卷 4204-4208页

作者：张怡张加万孙济洲柯永振天津大学计算机科学与技术学院计算机系天津300072

为了在保证绘制图像质量的基础上将体绘制算法的绘制速度提高至实时,提出一种基于可编程图形加速硬件(GPU)的光线投射算法实现(GRC,GPU-based Ray Casting)。GRC在可编程GPU中进行重采样和分类,使用矩阵逆运算以降低重采样坐标的计算复... 详细信息

为了在保证绘制图像质量的基础上将体绘制算法的绘制速度提高至实时,提出一种基于可编程图形加速硬件(GPU)的光线投射算法实现(GRC,GPU-based Ray Casting)。GRC在可编程GPU中进行重采样和分类,使用矩阵逆运算以降低重采样坐标的计算复杂度,使用后分类技术以降低算法的空间复杂度。实验表明:对于2563规模的体数据,GRC能够在保证图像质量的基础,以超过30fps的速度进行绘制。

关键词：体绘制光线投射可编程图形硬件实时绘制

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基于图形硬件的纹理图像编码与实时绘制算法

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计算机学报 2007年第2期30卷 272-280页

作者：汤颖张宏鑫张美玉浙江工业大学软件学院杭州310014 浙江大学CAD&CG国家重点实验室杭州310027

真实感绘制对于细节的要求越来越高,应用程序通常采用多幅或大幅分辨率很高的纹理图像,有限的内存空间就成了一个制约的瓶颈.针对纹理图像的特点和可编程图形硬件的特殊要求,该文提出了一种新的面向绘制的编码算法——增量式纹理编码算... 详细信息

真实感绘制对于细节的要求越来越高,应用程序通常采用多幅或大幅分辨率很高的纹理图像,有限的内存空间就成了一个制约的瓶颈.针对纹理图像的特点和可编程图形硬件的特殊要求,该文提出了一种新的面向绘制的编码算法——增量式纹理编码算法及相应的解压绘制算法,有效地解决了纹理存储容量和真实感之间的矛盾,并利用可编程图形硬件实现了实时解压绘制.该算法在图像压缩编码过程中,动态添加码表内容,只有当已有码表内容不能表示当前图像区域时,才增加码表内容.这种方法不仅能够对于自相似性较强的纹理图像取得很高的压缩比,而且由于码表的动态更新特性,可以对图像序列进行流式编码.在绘制纹理时,该算法充分利用了现有可编程图像硬件的特性,实现了实时解压绘制.文中分别对于静态图像和动态图像序列进行了实验,结果显示,此方法能灵活有效地对各类纹理图像进行编码.

关键词：纹理图像图像编码可编程图形硬件

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图形硬件加速的实时水面绘制

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计算机工程与应用 2006年第15期42卷 86-88页

作者：方建文于金辉马文龙衢州学院信息与电子工程系浙江衢州324000 浙江大学CAD&CG国家重点实验室杭州310027

实时生成具有真实感效果的水面是计算机图形学中的研究热点和难点之一。文章介绍了一个利用可编程图形硬件来实现水面实时生成和绘制的系统,绘制过程主要分两个方面:水面的建模和水面光照效果的实现。通过基于空间域的快速傅立叶变换技... 详细信息

实时生成具有真实感效果的水面是计算机图形学中的研究热点和难点之一。文章介绍了一个利用可编程图形硬件来实现水面实时生成和绘制的系统,绘制过程主要分两个方面:水面的建模和水面光照效果的实现。通过基于空间域的快速傅立叶变换技术来实现水面的建模,通过凹凸纹理贴图和投影纹理技术来实现水面的反射、折射和菲涅耳等水面光照效果。绘制过程主要在图形处理器中实现,从而保证了算法的实时性。在现有的PC机和可编程图形硬件加速卡上能达到每秒30帧以上的绘制速度。

关键词：水面生成实时绘制可编程图形硬件

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