三维可视化名词解释-体绘制、体素、体数据、体绘制算法

三维可视化名词解释-体绘制、体素、体数据、体绘制算法体素(voxel),是体积元素(volumepixel)的简称。⼀如其名,是数字数据于三维空间分割上的最⼩单位,体素⽤于三维成像、科学数据与医学影像等领域。概念上类似⼆维空间的最⼩单位——像素,像素⽤在⼆维计算机图像的影像数据上。有些真正的三维显⽰器运⽤体素来描述它们的分辨率,举例来说:可以显⽰512×512×512体素的显⽰器。
体数据是对⼀种数据类型的描述,只要是包含了体细节的数据,都可以称之为体数据。举个例⼦,有⼀堆混凝⼟,其中包含了碳物质
( C )若⼲,⽔分⼦( H20 )若⼲,还有不明化学成分的胶状物,你⽤这种混凝⼟建造了块⽅砖,如果存在⼀个三维数组,将⽅砖 X 、 Y 、 Z ⽅向上的物质分布表⽰出来,则该数组可以被称为体数据。典型的三维体数据是通过 CT、MRI等成像技术采集的⼀组⼆维切⽚图像。
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体数据⼀般有 2 种来源:
1. 科学计算的结果,如:有限元的计算和流体物理计算;
物联网技术2. 仪器测量数据,如: CT 或 MRI 扫描数据、地震勘测数据、⽓象检测数据等。
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成相篇所谓⾯数据,并不是说⼆维平⾯数据,⽽是说这个数据中只有表⾯细节,没有包含体细节,实际上体数据和⾯数据的本质区别,在于是否包含了体细节,⽽不是在维度⽅⾯。
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体绘制技术可以根据是否提取曲⾯分为直接体绘制和间接体绘制(⼜称为⾯绘制)两⼤类。
间接体绘制是先从体数据中提取等值⾯,然后绘制等值⾯组成的多边形⽹格;
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直接体绘制则是将体数据直接作为⼀个离散三维数据场来绘制,是⼀种直接由三维数据场产⽣屏幕上⼆维图像的技术。直接体绘制直接从体数据中通过颜⾊与不透明度映射来⽣成三维数据集的⼆维投影图像。体绘制其优点是可以探索物体的内部结构,可以描述⾮常定形的物体;缺点是数据存储量⼤,计算时间较长。
国际上流⾏的体绘制算法主要有:光线投射算法( Ray-casting )、错切 - 变形算法( Shear-warp )、频域体绘制算法( Frequency Domain )和抛雪球算法( Splatting )。其中⼜以光线投射算法最为重要和通⽤。究其原因,⽆外乎有三点:其⼀,该算法在解决⽅案上基于射线扫描过程,符合⼈类⽣活常识,容易理解;其⼆,该算法可以达到较好的绘制效果;其三,该算法可以较为轻松的移植到 GPU 上进⾏实现,可以达到实时绘制的要求。

本文发布于:2024-09-22 19:29:57,感谢您对本站的认可!

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