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西安交通大学学报991117 西安交通大学学报 JOURNAL OF XI ′AN JIAOTONG UNIVERSITY 1999年　第33卷　第11期　Vol.33　No.11　 1999 三维物理场中多等值曲面的快速绘制 郑　镁　孙燕妮 摘要：　在分析和研究三维物理场中多等值面可视化的基础上，提出了采用体绘制技 术直接绘制多等值曲面的模糊算法，另外还做了3点改进：①优化了确定重采样点坐标 的有哪些信誉好的足球投注网站方法；②选用三维双线性插值函数替代了常用的三维线性插值函数；③从实际 出发，简化了光照模型的算法．从而，既加速了图形的绘制速度，又提高了画面质 量． 关键词：　三维物理场；体绘制技术；多等值面的可视化 中国图书资料分类法分类号：　TP391．41 Fast Rendering of Multiple Iso-Potential Surfaces for 3 －D Physical Fields Zheng Mei,　Sun Yanni Abstract are enhanced. Keywords surface 　　三维数据场的显示是科学研究和工程应用中的可视化重点，一直是研究工作者极 感兴趣的前沿课题．可视化对象可分为两大类，一类为空间几何体的可视化，另一类 为物理场(量)分布的可视化，物理量又可分为标量、矢量及张量等3类．对于空间几何 体，人们研究得较多，如医学图像、建筑物体、矿藏分布等，特别是人体中的头部和 躯干可视化已获得了相当的进展，而对物理场的分布，如流体力学中的位移、速度、 电磁场中的电位、场强、涡流及温度场中的温度分布等，其中二维等位线的可视化已 有了相当成熟的算法，可视化质量也比较满意，但三维物理场中等位面分布的可视 化，虽为人们所企求，但尚未获得突破性的进展．可以说至今为止，尚未看到高质量 的多等值曲面的空间分布图．在本文中，作者采用体绘制技术较好地绘制出了空间多 file:///E|/qk/xajtdxxb/xajt99/xajt9911/991117.htm（第 1／8 页）2010-3-23 10:40:14 西安交通大学学报991117 等值曲面图，使得在同一幅画面上可以很好地显示多个等值面，即使某些等值面已被 其他的等值面所包围，在画面中也能反映出来． 1　三维物理场可视化的发展概况 　　三维数据场中的可视化技术可分为3类．第1类为断层表面间的重构法，它是指从 三维数据集中先作出相互平行断层上的轮廓线，然后从一系列断层上的轮廓线中推导 出相应实体的空间几何结构．重构方法又可分为拓扑重构和几何重构2种，这类方法的 典型数据来自医学中的MRI和CT扫描等设备．第2类为面绘制法，即用三角片来表示等 值面．采用面绘制时，首先需构造中间几何图素(三角片)，分类连接后即可再显示等 值面．这种方法所得出的一系列相连接的三角面片仅仅是等值面的近似表示，而且在 连接处难免产生走样，要进一步提高画面质量则要作相当多的技术处理，也即需花相 当大的代价．第3类为直接体绘制法，它是从20世纪80年代初才开始兴起的新一代可视 化技术．该方法直接从体数据中提取特征信息，结合光照模型，显示效果极佳，在由 体绘制产生的一幅画面中，既能描述对象的外形结构，又能显示其内部结构，直观性 较强；或者可以根据需要，重点突出需观察的部分而淡化其次要的部分，从而使用户 利用图形的直观性，加速对研究问题的理解．体绘制有很多优点，因此发展很快，但 尚有很多技术问题有待进一步解决，所以它仍然是计算机图学中的当代热门课题，并 具有宽广的应用前景． 　　目前，体绘制法的研究主要围绕着两方面进行，一是加快绘制速度，二是提高画 面质量．文献［1］指出，体绘制成像时的大部分计算(大约占3／4)是用于插值和色彩 映射．可见，只要减少这两方面的计算时间，就可提高显示速度．另一方面，作者在 研究中发现，插值函数的选取对画面质量的影响很大，特别是对曲面．下面，介绍作 者在研究快速绘制三维物理场多等