随着研究和应用的不断深入,绘制场景变得越来越复杂,人们对复杂场景绘制速度的要求也越来越高。传统的基于三角片的绘制技术,虽然能够生成真实感很强的图形,但由于自身的局限性,在图形实时绘制方面受到了极大地挑战。许多图形研究者在图形实时绘制方面展开了深入和广泛的研究,并提出了许多新的绘制思想和绘制方法,由三维扫描技术的巨大进步而在近年来受到极大关注的基于点的绘制技术就是其中一个主要研究方向。基于点的绘制技术使用离散的三维密集点云来表征模型表面,目标是采用点元作为基本绘制单元在三维密集点云中重构出连续、视觉等价的模型表面。实践证明基于点的绘制技术在绘制表面几何高度复杂或具有复杂表面光照细节的模型时,不仅具有很高的绘制速度,而且能够获得很高的绘制质量。 本文所作的工作主要包括以下几个方面: 1.绘制数据的获取。利用Marching Cubes算法从一系列医学CT片中重构出感兴趣器官组织的三维网格模型。讨论了使用Marching Cubes算法存在的问题并且实现了Marching Cubes算法消除二义性的渐近线判定法。 2.基于层次表面采样的绘制技术。根据绘制数据的特点提出了一种新的简洁的动态层次细节表示——层次表面采样。表面采样是指对于物体表面进行采样而得到的不规则表面块。将基于多边形表示的复杂几何模型通过景物空间的采样转化为表面采样模型,再根据表面采样之间的距离将表面采样组织成层次细节结构,构成层次表面采样模型。在绘制过程中,将表面采样的屏幕投影面积作为层次细节的选择判据,使用delta-z-buffer方法实现表面采样之间的融合和使用象素归一化来消除显示瑕疵。 3.可编程图形硬件加速表面采样的绘制。分析了使用硬件加速中存在的主要问题,分三步走实现表面采样的融合和象素归一化处理,最后用NVidia公司的GPU绘制语言Cg实现了整个绘制过程。