本文從虛擬手術系統(tǒng)中存在的問題以及現(xiàn)有的先進渲染方法入手,研究虛擬手術系統(tǒng)中的渲染方法,渲染在虛擬手術系統(tǒng)中的需求:（1）將抽象的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為精準的圖形動畫呈現(xiàn)出來;（2）保證實時性,即保證動畫的渲染速度與后臺程序的輸出速度之間不會有太大的延遲性;（3）在允許的條件下,利用一些算法達到更好的且后臺計算程序不能做到的視覺效果。本文主要工作如下:可編程著色器技術的渲染方法是利用現(xiàn)代GPU硬件的特點結(jié)合可編程著色的方法來實現(xiàn)虛擬手術系統(tǒng)中變形程序的實時渲染技術�；诎纪褂成浞椒▉礓秩咎摂M手術系統(tǒng)中的模型,主要是對傳統(tǒng)凹凸映射方法進行改進:通過使用“桶”來記錄法向量的偏置量,使用一個時間戳來記錄用戶改變視口的行為軌跡,來克服其只能在二維圖形中使用的缺點,將其適用范圍擴展到三維圖形,最后將其應用于虛擬手術系統(tǒng)中切割時的渲染方法。曲面細分方法改進了基于四叉樹來記錄細分層次的曲面細分算法來優(yōu)化對模型進行曲面細分時的渲染速度,能夠極大的減少卡頓現(xiàn)象。對于在遍歷基于每個片元所生成的四叉樹時產(chǎn)生的發(fā)散現(xiàn)象,將每個不同的四叉樹看做一個圖結(jié)點,每個片元之間的拓撲關系看成邊的關系來形成加權(quán)無向圖,并利用圖算法來快... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學黑龍江省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 可編程著色器技術的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 凹凸映射技術的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 曲面細分技術的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 位移映射技術的研究現(xiàn)狀
    1.3 課題來源
    1.4 本論文主要研究的內(nèi)容
第2章 基于可編程著色器的虛擬手術系統(tǒng)渲染
    2.1 引言
    2.2 基于可編程著色器的渲染方法
        2.2.1 GPU管線概述
        2.2.2 可編程著色模型
        2.2.3 頂點著色器Vertext Shader
        2.2.4 幾何著色器The Geometry Shader
        2.2.5 像素著色器Pixel Shader
        2.2.6 合并階段The Merging Stage
        2.2.7 效果Effect
    2.3 算法設計與程序?qū)崿F(xiàn)
    2.4 實驗結(jié)果分析
        2.4.1 實時渲染中的速度性能
        2.4.2 實時渲染中的顯示性能
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于凹凸映射的虛擬手術系統(tǒng)渲染方法研究
    3.1 引言
    3.2 基于凹凸映射的渲染方法
        3.2.1 基本理論
        3.2.2 凹凸映射的基本效果
    3.3 算法設計與程序?qū)崿F(xiàn)
    3.4 實驗結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于曲面細分的虛擬手術系統(tǒng)渲染方法研究
    4.1 引言
    4.2 基于曲面細分的渲染方法
        4.2.1 離線部分
        4.2.2 實時部分
        4.2.3 存在的問題與解決方法
    4.3 算法設計與程序?qū)崿F(xiàn)
    4.4 實驗結(jié)果分析與對比驗證
        4.4.1 實時渲染中的速度性能
        4.4.2 實時渲染中的顯示性能
        4.4.3 實時渲染中的計算性能
    4.5 基于曲面細分的渲染方法在虛擬手術系統(tǒng)中的應用
        4.5.1 應用在虛擬手術系統(tǒng)中的基本操作流程
        4.5.2 在虛擬手術中應用的結(jié)果
    4.6 本章小結(jié)
第5章 基于位移映射的虛擬手術系統(tǒng)渲染方法研究
    5.1 引言
    5.2 基于位移映射的渲染方法
        5.2.1 第一階段（準備）
        5.2.2 第二階段（碰撞檢測與體素化）
        5.2.3 第三階段（表面變形）
    5.3 算法設計
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝



本文編號：3002724