[發明專利]基于逆速度位移場的體數據變形及可視化方法

有效

• 申請號: 201210023515.4
• 申請日: 2012-02-02
• 公開（公告）號: CN102609972A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 秦紅星
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06T15/08
• 分類號: G06T15/08
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明涉及的是一種數據可視化技術領域的方法，具體是一種基于逆速度位移場的體數據多步變形操作及可視化方法。

背景技術

自從美國政府于上個世紀八十年代末期設立了“Visualization?in?Scientificcomputing”自然科學基金以來，體數據可視化技術一直是研究熱點，在醫學診斷、手術計劃、地質勘探和天氣預報等方面，正在扮演著越來越重要的作用。體數據可視化的目的是實現快速、準確、全面的體數據理解。它是運用計算機圖形學和圖像處理技術，將抽象數據表示成具體的圖像，使研究者通過視覺感知實現對現象、過程和物理量的理解，使用戶看見原本不能看見的東西。體數據理解不僅包括體數據整體結構的認知，而且也包括體數據內復雜結構間幾何關系的認知。過去的技術更多的集中于傳遞函數設計的研究與實時可視化研究，以更快地實現對體數據整體結構的認知，而對體數據幾何關系的認知研究比較少。變形操作是實現體數據中復雜結構間幾何關系認知非常重要的手段和方法。因此，基于多步變形操作的體數據可視化方法有助于提高體數據理解的準確性和全面性。

經對現有技術文獻的檢索發現，M.J.McGuffin等在《Proceeding?of?IEEEVisualization?2003》上發表的“Using?deformations?for?browsing?volumetric?data”(M.J.McGuffin，L.Tancau，and?R.Balakrishnan采用變形技術瀏覽體數據電氣與電子工程協會可視化會議2003)中，在設計了一系列體數據操作插件的基礎上，通過前向映射法實現了體數據的多步操作，但是由于其使用體素直接作為繪制單元，使得變形后的體數據繪制質量很差；C.Correa等在《IEEE?Transactionon?Visualization?and?Computer?Graphics》VOL?12，N0.5.2006上發表的“Featurealigned?volume?manipulation?for?illustration?and?visualization”(C.Correa，D.Silverand?M.Chen.針對解釋和可視化的特征一致體數據操作，電氣與電子工程師協會學報(可視化與計算機圖形學VOL?12，N0.5.2006)中，通過采用逆向位移場表達非連續變形，提高了體數據非連續變形操作的繪制質量，但其不能實現體數據的多步變形操作。因此，這兩種方法都不能有效的通過變形操作揭示體數據內復雜結構間關系。

發明內容

針對Correa等基于逆向位移場的方法不能實現體數據多步變形操作這一缺陷，本發明提出了基于逆速度位移場的體數據多步變形操作及可視化方法。一方面通過把多步變形操作一般化為兩步變形操作，實現了體數據的變形操作；另一方面在位移場的重建過程中，保持了逆向位移場的一階連續性(把這種保持了一階連續的逆向位移場稱為逆速度位移場)，因此保證了變形后體數據的繪制質量。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

引入逆速度位移場V′描述已經發生過的變形操作，建立體數據變形操作模型，從而將多步變形操作描述為正要進行的變形操作V″(由變形模板表示變形操作V″)和已經發生過的變形操作V′疊加的兩步操作。體數據的操作流程主要包括：場景初始化、特征體數據重建、特征場數據重建、變形模板選擇和幾何變換、變形體數據的繪制、逆速度位移場的更新。

對場景進行初始化：確定體數據V、逆速度位移場V′和變形模板V″的幾何關系，初始化特征場數據F_F、特征體數據F_V和逆速度位移場V′。逆速度位移場V′由保持一階連續且表示逆向位移的向量場D_F和表達非連續變形的標量場α_F組成；變形模板V″是根據常用的變形操作設計的位移場，也由逆向位移向量場D_T和標準場α_T組成。