心脏的收缩和舒张为人体的血液循环提供动力，是人体的动力之源，然而心血管疾病一直威胁着人类的健康。由于临床医学对人体心脏的研究成本高、效率低，虚拟心脏的研究得以迅速发展。当前虚拟心脏的研究主要集中于心脏解剖数据的可视化和心脏电生理原理的建模仿真两个方面。用体绘制技术对心脏解剖数据进行可视化，由于心脏解剖数据的数据量大，基于CPU的体绘制可视化绘制速度慢，无法实现用户的实时交互。GPU相对于CPU具有更多的ALU且实现图形图像基本操作，使GPU在图形图像处理上比CPU更快。本文实现了基于GPU的光线投射算法进行心脏解剖数据的体绘制可视化，绘制速度快且可实现实时交互。为了使心脏解剖数据的可视化渲染结果中心脏组织分明，本文提出了基于一维直方图的传递函数设计，并在基于一维直方图的传递函数基础上进行不透明度的调节以观察到心脏内部的微小组织。为了清晰的观察到心脏的组织边界及心脏轮廓，本文提出了基于灰度值和梯度值的二维直方图传递函数设计。为了提取心脏各个组织的边界，本文提出了基于均值和标准差的传递函数设计。四维可视化是当前科学计算可视化领域的研究难点，本文针对心脏电生理四维数据的特点，首先使用基于时间直方图的划分将心脏电生理四维数据划分到不同的时间段，然后为每个时间段设计自适应的传递函数，并改进基于GPU的光线投射算法用于四维可视化，可视化渲染结果证明本文提出的方法可以在各个时间段内都显示出心脏电生理变化的更多细节。为了更全面、客观的观察和认识心脏，本文从光线投射算法的数据流变化出发，将多模态可视化融合划分为物质属性融合、光学属性融合和图像融合，将划分后的融合框架应用到心脏解剖数据及其边界的融合可视化、心脏解剖数据和心脏电生理数据的融合可视化之中，通过多模态融合可视化，可以更加客观、全面的了解和认识心脏的组织结构和电生理原理。