Разработка и исследование алгоритмов и программных средств визуализации объемов

• Автор: Мельман, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ГЛАВА 1.ОБЗОР
1.1. ВОКСЕЛЬНАЯ ГРАФИКА
1.2. Визуализация объемов
1.3. Синоптическая визуализация
Выводы
ГЛАВА 2.ВОКСЕЛБНАЯ ГРАФИКА
2.1. ОКТАНТНЫЕ ДЕРЕВЬЯ
2.1.1. Кодирование и хранение в памяти
2.1.2. Квантизация цвета и нормалей
2.1.3. Генерация октантных структур
2.2. Трассировка октантных структур
2.2.1. Быстрый целочисленный алгоритм
2.2.2. Использование быстрого целочисленного алгоритма для гауИазтд и гаусаз1йщ
2.2.3. Когерентность траекторий в октантных деревьях
2.2.4. Когерентность цветов
2.3. Прямой рендеринг
2.3.1. Квазипослойный алгоритм прямого рендеринга
2.3.2. Адаптивная глубина просмотра октантного дерева
2.4. Трассировка США
Выводы
ГЛАВА 3.АНИМАЦИОННАЯ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ОКТАНТНЫХ СТРУКТУР

3.1. Применение КГ и эпиполярная геометрия
3.2. Наборы КГ, случайные и регулярные выборки
3.3. Параллельная и аппаратные реализации
3.3.1. Использование аппаратных возможностей графических процессоров
3.3.2. Параллельная реализация рендеринга по базовым изображениям
3.3.3. Параллельная реализация дискретной трассировки октантных структур
Выводы
ГЛАВА 4. СИСТЕМА ВИЗУАЛИЗАЦИИ СИНОПТИЧЕСКИХ ДАННЫХ
4.1. Структура системы визуализации тропических циклонов 11?
4.2. Работа с данными
4.3. Функциональные возможности: визуальный анализ данных
4.4. Алгоритмы визуализации объемов
4.5. Многопроцессорная обработка 1 ?5
4.6. Работа системы на реальных данных 1 ?7
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность темы
Компьютерная графика является сегодня мощным и необходимым инструментом при решении широкого круга задач, как в научных исследованиях, так и в практических приложениях. Средства 30 визуализации используются для наглядного представления результатов компьютерного моделирования, для визуализации данных разнообразных измерений применительно к изучению природных явлений и к контролю производственных процессов, в медицине, при создании тренажеров и систем виртуальной реальности. Одним из актуальных разделов компьютерной графики является разработка программно-алгоритмических средств визуализации объемов, которые востребованы в научной визуализации, в метеорологии и океанологии, в медицинской диагностике и в ряде других приложений. На сегодняшний день усилиями отечественных и зарубежных разработчиков создан достаточно мощный методологический и программноалгоритмический задел в этом направлении. Большой вклад в создание теоретической базы и в разработку программных средств 30 визуализации и визуализации объемов внесли коллективы разработчиков ИПМ РАН, ИВМиМГ СО РАН, ИАиЭ СО РАН, лаборатории компьютерной графики и мультимедиа Факультета ВМК МГУ имени М.В. Ломоносова и другие. Среди зарубежных исследователей можно отметить Стэндфордский университет, разработавший пакет прикладных программ 30 визуализации УЫРаск, Канадский университет Макгилла и их пакет программ б$50, а так же американских исследователей из проекта ЫОАА при поддержке ИАБА.
Текущий момент развития ЗБ графики и ее разнообразных приложений характеризуется постоянным ростом объемов визуализируемых данных и возросшими требованиями к графическим программным средствам,

луча, и, соответственно, не имеет значения, какая из точек является точкой «входа», а какая точкой «выхода» луча.
Рис. 22. Нумерация подбоксов в боксе.
Пересечение подбоксов в боксе. «Байт» состояния
Если не принимать во внимание порядок следования подбоксов в боксе, то сам набор пересеченных подбоксов можно представить как «байт состояния». В этом байте состояния каждому пересеченному подбоксу соответствует бит, порядковый номер которого в байте соответствует номеру подбокса. Если, например, пересеченные подбоксы в боксе имеют порядковые номера 1, 0, 4, 6, тогда байт состояния в бинарном формате будет выглядеть так: 01010011
Для вычисления байта состояния предположим, что главное направление — ось Ъ и луч имеет положительные проекции на все оси координат (другие случаи могут быть сведены к этому). Рассмотрим три проекции луча и проекции подбоксов на координатные плоскости ХУ, XZ, У7. Проекция куба на координатную плоскость даст квадрат, луча — прямую, а так как луч задан двумя точками, лежащими на плоскостях граней бокса сцены, то в проекции получаем отрезок. Таким образом, имеем вариант пересечения квадрата лучом (рис. 23).