科学计算可视化是发达国家20世纪80年代后期提出并发展起来的一个新的研究领域,其核心是三维空间数据场的可视化。医学图像数据可视化是三维数据场可视化在生物医学工程上的重要应用,在医学临床与医学研究中具有重要意义。体绘制是三维数据场可视化方法中研究的热点和重点。体绘制分为直接体绘制(简称体绘制)和面绘制,面绘制方法只能生成中间几何图元,而不能显示物体内部结构,本文重点研究医学直接体绘制技术的理论与算法。系统地介绍了基于医学数据的直接体绘制技术实现基础,深入分析现有体绘制算法的原理和全面介绍改进算法的现状,评价了各个算法优缺点并实现了面绘制方法,光线投射法,剪切变形法的仿真。在此基础上详细讨论了光线投射算法的实现原理并给出了改进算法,最后介绍了可视化开发软件,引入了可视化工具包VTK,利用VTK完成了光线投射算法三种方法:最大密度法,等值面法,复合光线投射法仿真,给出仿真结果和相关评价。本文提出了一种基于快速求交的自适应采样光线投射算法(Adaptive Resampling Based on Improved-Intersecting Ray Casting Algorithm),算法针对传统光线投射算法中采样过程速度慢的问题,利用光线和平面族相交改进采样过程,在此基础上引入自适应采样确定采样点,并在预处理阶段改进图像合成公式提高算法速度。实验表明,利用该算法进行图像三维重建可以在基本不影响图像质量的前提下,较之原算法有效提高图像绘制速度。