本文的主要研究内容是面向正则体积显示的快速体素化硬件算法。体积显示技术是一种在真实的三维空间中显示三维形体的真三维显示技术,正则体积显示技术的体素是均匀分布在笛卡尔坐标系中的立方体。体素化硬件算法则采用硬件电路的方式将连续的三维形体转化为三维空间中一系列离散的体素点来进行近似描述。本文首先研究了二维直线Bresenham算法及其在三维空间中的推广,使用VHDL语言编程在FPGA芯片上实现了三维直线Bresenham硬件算法。然后研究了三次Bezier曲线的参数方程描述方式,根据其参数方程提出了一种体素化整数算法,并在FPGA芯片上实现了其体素化硬件算法。本文的体素化结果是存储在一块2G的DDR2 SDRAM内存中的。体素化硬件算法每生成一个体素点,将内存中对应的数据读出与其进行异或操作,然后将异或操作的结果写入内存,从而实现三维形体的生成与擦除功能。当需要显示体素化后的三维形体,只需根据正则体积显示器的状态,从内存中读取相应的数据。根据内存的读写时序和体素化算法流程,本文提出了8个体素为一组进行连续生成和存储的操作方式,将体素化硬件算法的效率提高了约8倍。随后利用乒乓操作的思想,进一步提高了算法效率。本文最后构建了基于体素化硬件算法的体积显示系统,在三维直线和三次Bezier曲线硬件体素化算法的基础上,利用上位机软件Solidworks二次开发等技术,实现了复杂三维形体表面网格体素模型的实时生成与显示。本文还设计了上位机人机交互界面,实现了用户与体积显示系统之间的实时交互。