直接體繪制中傳遞函數(shù)的研究.pdf

1、直接體繪制是一種高效且強(qiáng)有力的三維體可視化方法。因?yàn)閭鬟f函數(shù)賦予體數(shù)據(jù)中的每個(gè)體素光學(xué)屬性值：阻光度值決定哪些感興趣的結(jié)構(gòu)被顯示，顏色值決定了如何更直觀的顯示不同的感興趣結(jié)構(gòu)，因此，傳遞函數(shù)在直接體繪制中起著決定性的作用。由于兩維傳遞函數(shù)的直觀性和交互性，它是最常用的傳遞函數(shù)之一。但是它還存在一些問題需要進(jìn)一步研究：邊界信息擴(kuò)散嚴(yán)重、不明顯的邊界信息，相鄰拱形結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)大量的重疊區(qū)域，不同感興趣結(jié)構(gòu)重疊于兩維傳遞函數(shù)空間等問題。

2、>　　首先，為了解決體數(shù)據(jù)不同物質(zhì)之間的邊界信息在傳遞函數(shù)空間并不明顯，甚至在相鄰的拱形結(jié)構(gòu)間會(huì)出現(xiàn)重疊的問題，本文提出一種基于電荷體密度和電場力的兩維傳遞函數(shù)空間。與傳統(tǒng)的兩維傳遞函數(shù)空間不同，該空間可以顯著降低相鄰拱形之間的重疊區(qū)域，并提供緊湊的拱形信息，因此用戶設(shè)計(jì)傳遞函數(shù)更容易并可以得到滿意的可視化結(jié)果。為解決在兩維傳遞函數(shù)空間拱形結(jié)構(gòu)擴(kuò)散嚴(yán)重，無完整的邊界信息顯示，甚至當(dāng)相鄰的拱形結(jié)構(gòu)出現(xiàn)交疊重合等的問題，IS兩維傳遞函數(shù)空間

3、被提出，以便更好地在傳遞函數(shù)空間突顯體數(shù)據(jù)中感興趣的邊界信息。各種體數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同物質(zhì)的邊界信息在該空間表現(xiàn)為梯形結(jié)構(gòu)，且邊界信息相對于兩維灰度-梯度空間得到更加突出顯示，因此可以提供給用更有意義的設(shè)計(jì)傳遞函數(shù)的建議。同時(shí)，可以獲得體數(shù)據(jù)中更多物質(zhì)的細(xì)節(jié)信息。
　　其次，體數(shù)據(jù)中只要具有相同灰度梯度點(diǎn)對的體素就被映射到兩維直方圖中同一個(gè)像素位置，因此必然會(huì)導(dǎo)致?lián)碛邢嗤瑢傩缘牟煌母信d趣結(jié)構(gòu)重疊于直方圖的相同區(qū)域，這種重疊

4、問題是在兩維傳遞函數(shù)中是無法得到解決的。為解決這些問題，本文提出一種利用兩次分水嶺算法的識別重疊結(jié)構(gòu)的新方法，首先利用分水嶺算法基于不同感興趣結(jié)構(gòu)之間的空間位置關(guān)系識別這些結(jié)構(gòu)，然后本文基于體素的灰度值屬性來區(qū)分哪些空間相連的結(jié)構(gòu)。針對上一種方法的分水嶺算法對體數(shù)據(jù)中的灰度值過于敏感的問題，本文提出一種基于交互操作的方法識別這些重疊結(jié)構(gòu)，分水嶺算法的過分割現(xiàn)象可以通過修正灰度值的方法的很好抑制。為了降低交互操作的方法對用戶設(shè)計(jì)傳遞函數(shù)的

5、依賴并能自動(dòng)的識別這些重疊的感興趣結(jié)構(gòu)，本文提出一種基于分水嶺算法的自動(dòng)識別遮擋結(jié)構(gòu)的方法。首先用戶設(shè)置合適的傳遞函數(shù)，并判斷繪制結(jié)果中是否存在空間相連的感興趣結(jié)構(gòu)，分別采用物質(zhì)之間的局部灰度特性或者不同結(jié)構(gòu)之間的空間位置關(guān)系的方法來區(qū)分這些重疊結(jié)構(gòu)。不同于傳統(tǒng)的兩維傳遞函數(shù)，本文方法不僅可以區(qū)分不同的重疊結(jié)構(gòu)，還可以消除不同結(jié)構(gòu)之間的遮擋問題。此外，本文方法可以取得高維傳遞函數(shù)的分類效果而不需要面臨高維空間的復(fù)雜性問題。本方法在現(xiàn)有的