医学可视化是目前医学图像处理领域的研究热点，是计算机图形学和图像处理技术在生物医学工程中的重要应用，是一项多学科交叉的研究课题，近年来，医学可视化技术在诊断医学、手术规划及模拟仿真、整形及假肢外科、放射治疗规划、解剖教学等方面起着越来越重要的作用。然而可视化技术并不局限于医学领域，根据不同的数据，可视化技术在工业无损探伤、地质勘探、气象等领域都有巨大的应用潜力。 本文主要针对医学可视化中的若干关键技术进行了系统深入的研究。首先，研究了医学断层图像数据的滤波、插值等二维预处理方法，提出了一种基于量化的实时双线性插值算法，大大提高了运算速度。然后，在此基础上进行了直接体绘制方法的研究，提出了基于一种基于方向滤波核的抛雪球算法，能够更加细致的绘制出三维物体，特别是在放大和靠近观察的情况下，新算法比传统算法在图像质量上有了较大的提高。最后，综合分析了基于纹理映射的硬件加速体绘制算法，并实现了物空间抛雪球算法的纹理映射加速算法，使得医学可视化能够真正实现工业级应用。大量的临床和工业数据的测试实验表明了本文所提出的医学可视化算法及其应用的有效性。