隨著基于物理渲染理論（Physics-based Rendering,PBR）的發(fā)展以及GPU算力的提升,面向真三維顯示的實時渲染技術在計算機輔助醫(yī)學領域開始廣泛應用。利用次表面散射技術對像人體組織器官這類材質內部不完全透明,同時具有半透、水亮包膜的表面特征的材質進行渲染,其渲染效果表現(xiàn)逼真。本文結合雙向反射分布函數(shù)以及次表面散射技術渲染理論,并對Jensen的偶極子理論模型進行了改進,獲得了優(yōu)化后的雙向散射表面反射率分布函數(shù)（BSSRDF）。利用該函數(shù)改進的次表面散射渲染算法對心臟模型進行渲染取得了優(yōu)秀的渲染效果。研究內容主要包括以下幾部分:（1）根據人體心臟表面由心內膜、心外膜和心肌膜三層結構和光與生物軟組織的相互作用,分析了心臟光照模型可以分解為表面高光項、表面漫反射項、內部單次散射和內部多次散射,為心臟次表面散射渲染相關的基礎理論。（2）具體闡述了次表面散射的定義、性質和BSSRDF函數(shù)的理論計算公式,對比分析了五種次表面散射模型:偶極子模型、多偶極子模型、量化擴散模型、預積分模型、光擴散模型的優(yōu)缺點,并對其不同模型的渲染效果進行對比。（3）改進優(yōu)化Jensen的偶極子理論模型... 

【文章來源】：云南師范大學云南省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

心臟縱截面解剖結構圖[22]

第2章人體心臟結構和光與生物軟組織的相互作用7圖2.1心臟縱截面解剖結構圖[22]圖2.2心臟微結構示意圖，顯示了纖維取向和支片結構[23]由于心臟的結構非常復雜，后期完整建模計算量過大。通過查閱文獻，可以將心臟的表面簡要概括為三層。同時依據組織學和胚胎學[24]相關文獻，再利用顯微鏡對心臟表面進行光學分析，如圖2.3所示，可知心臟表面主要由心壁組成。其中，心壁從內到外大致分為心內膜、心外膜和心肌膜三層[25]。雖然心臟器官的

第2章人體心臟結構和光與生物軟組織的相互作用8組織、纖維和神經等錯綜復雜，但是它的主要成分對光在器官上的特性表現(xiàn)起到了決定性的作用，對心臟分層特征的正確描述能更好地表現(xiàn)其真實感。圖2.3心壁光學顯微鏡圖像2.1.2胸腔鏡內光照模型的分解所有照射到心臟表面的光線都會對從心臟內部射出的光線產生影響。因此，想要多心臟模型有一個逼真的顯示必須利用基于次表面散射的算法對心臟模型進行渲染。依據光照強度的線性疊加原理，可以對照射到心臟的光線進行合理的分解計算，如圖2.4所示。根據經驗，本文將胸腔鏡內部光照模型分為四大類，即鏡面反射、表面漫反射、內部單次散射和內部多次散射，其中為入射光，左右兩個0即為心臟表面高光部分、漫反射部分和次表面反射部分，詳細理論推導過程將在3.3部分介紹。


本文編號：3567070