基于可见性直方图的传递函数在心脏三维显示中的应用

在心脏的三维可视化的研究中,传递函数是一个十分重要的工具。然而,心脏复杂的结构使传递函数的设计十分困难。本文介绍了基于可见性直方图的传递函数设计以用来显示心脏双源CT数据。先对心脏双源CT体数据做预处理,提出在视线投射算法中利用基于可见性直方图的心脏传递函数对心脏数据进行三维显示,并且提出半自动方法来确定传递函数。通过这些方法,用户可以通过调节传递函数突出显示感兴趣的部分,甚至可以观察到心腔的许多细节。最后,利用CUDA技术对计算及显示进行加速,对三维体数据进行实时动态显示。实验表明,利用本文提出的方法可以有效地去掉心脏双源CT中的肋骨,肺静脉等数据,突出显示心肌组织及血液,并且通过传递函数可以看到主动脉瓣等心脏内部结构,对于心外科医生临床诊断有一定的意义。     

双源CT心脏图像的三维显示系统

针对心内复杂结构,本文结合三维虚拟内窥镜技术和二维常规观测截面功能,开发了双源CT心脏图像的显示系统。用户可以在本系统内以自动和交互式的两种方式观测心内结构。自动方式,对造影剂增强的数据部分进行基于欧式距离的三维骨架化得到规划路径,光线投射法根据已算出的欧式跳过空白区域,减少了绘制计算量;交互方式,用户可以随时从内窥镜视角切换到当前视点所在的任意截面,便于进行二维和三维的结构和病理综合分析。而且,本系统根据规划路径自动检测标准四腔切面,改善临床检查的效率。本系统采用基于CUDA的体绘制技术有效实现了对心内解剖结构更加直观的观测,便于心脏疾病的诊断和治疗。     

基于遗传算法的大地电磁阻抗张量分解方法研究

本文针对Groom-Bailey分解法在消除地表电性不均匀体对MT数据的畸变效应时存在的问题引入遗传算法,对基于传统线性最优化方法的GB分解算法进行改进,提出基于遗传算法的大地电磁阻抗张量分解方法.通过对理论合成数据以及三维/二维模型正演数据的分解试验,并且对青藏高原北缘阿尔金断裂地区实际MT数据进行分解处理,证明了基于遗传算法的GB分解能够更加有效地校正三维/二维情况下近地表三维电性不均匀体所造成的畸变影响.最后,在已有算法基础上,研究了基于遗传算法的多频率GB分解算法和MT数据静校正算法,并通过实际MT数据的处理证明了这些算法的有效性.     

三维叠后地震数据可纵向显示的处理方法

在三维地震资料处理中,为使叠后相邻测线的地震数据在绘图纸上能够纵向同时显示,达到节约绘图纸、降低成本的目的,本文提出了一种利用地震资料处理模块生成可纵向显示的三维地震绘图数据的处理方法.该方法通过进行叠后三维数据体的分离、延长测线数据的记录长度、修改线号和数据体舍并等处理工作,产生可纵向显示的绘图数据体.经实际绘图显示,不同测线的地震剖面由原来的横向单张显示,转为了纵向的多张绘图.因此,大大节约了纸张,降低了地震资料处理的成本.     

基于MATLAB的煤矿TEM数据体三维可视化技术

针对煤矿地质勘探中TEM面积性探测获取的三维数据体,基于Matlab语言对其三维可视化技术进行研究与实践.阐述煤矿TEM三维数据体格式及其可视化要求,提出‘立体图’、‘切片图’和‘等值面图’三种综合性可视化方式,论述使用Matlab语言调用Surfer库函数进行二次开发实现TEM测线数据的批量网格化,解决了煤矿TEM数据体的不规则性问题.同时论述三维可视化技术中关于表面图、三维曲线图、等值线、等值面等三维图形的关键绘制技术与应用函数,实现规则TEM数据体的基本图形表达.在以上工作基础上,作者开发出相应的三维可视化应用软件,通过实例展示其丰富、实用的显示功能.该软件为煤矿TEM资料的处理与解释工作提供了新手段,帮助提高对TEM解释结果的认知能力和资料解释水平.     

医学图像三维表面模型重建

三维表面模型重建是医学图像处理的重要内容,是将CT和MRI等医疗影像设备获得的二维图像重建成三维立体表面显示图像的过程.本文重点研究了其重建算法的具体实现:(1)在建模上采用了基于体素的三维物体体积重建;(2)在显示上提出了基于Ray-Casting的三维物体二维直接显示技术.所以,和传统采用三角面拟合的方法相比,具有图像重建过程无需生成中间数据、无需进行3D物体的边界检测等优点,同时该算法并行性好,易于采用硬件方法实现加速.因此,本研究为医学图像三维表面模型重建应用软件的开发打下了理论基础.     

重力和重力梯度数据三维相关成像

本文提出了重力异常三维相关成像方法和重力梯度数据三维相关成像方法,并提出了基于异常分离的三维相关成像方法来提高成像分辨率.通过合成Y型岩脉模型和合成多个直立长方体组合模型的重力异常和重力梯度数据试验分析,验证了本文三维相关成像方法可显示出异常地质体的空间赋存状态和等效剩余质量分布,具有良好的纵向和横向分辨率.     

基于瞬变电磁矩变换的快速三维反演方法

瞬变电磁法的严格三维反演计算复杂、占用资源多,在普通计算机上难以实现.本文引入瞬变电磁矩变换的概念,提出一种快速三维反演方法.该方法基于阻性限制(resistive limit)特性,建立包含异常体的三维大地的一阶矩响应正演算法,根据不同约束条件,选择优化的最速下降法实现瞬变电磁快速三维反演.文中通过含异常体的三维大地正演一阶矩与仿真数据一阶矩的对比,验证了快速三维正演算法的有效性,之后在不同约束条件下,利用优化的最速下降法实现了对含噪声的仿真瞬变电磁数据的快速三维反演.结果表明,该方法能够在普通计算机上短时间内较为准确地反演出地下异常体的体积和位置,在瞬变电磁数据的实时解释工作中具有良好的应用前景.     

基于CUDA的三维数据并行可视化

科学计算可视化是发达国家20世纪80年代后期提出并发展起来的一个新的研究领域,它运用计算机图形学和图像处理技术,将三维数据转换为图形及图像在屏幕上显示出来并进行交互处理,主要包括面绘制和体绘制两种方法。光线投射算法是最经典的三维数据体绘制方法,图像质量较高,但计算时间较长,基于CUDA的编程技术利用GPU的多核并行运算功能可显著提高计算速度,实现大规模三维数据的实时可视化。     

基于交叉梯度约束的电阻率法和背景噪声法三维联合反演研究

电阻率法和背景噪声法是通过获得地下介质的电阻率和速度参数的分布来探究地球内部物质分布的非均匀性特征,联合反演可以有效地发挥两种方法的优势,减小反演多解性.本文采用有限内存拟牛顿（L-BFGS）算法实现了电阻率法和背景噪声法的单方法三维反演,然后基于电阻率和速度模型结构耦合约束,采用交替迭代方式实现了电阻率法和背景噪声法的三维联合反演.通过设计规则体组合模型和不规则体组合模型进行理论模型合成数据三维反演试算,结果表明：联合反演可以获得同时满足数据拟合差和结构更为相似的速度-电阻率模型;联合反演可以压制背景噪声单方法反演出现的假异常,获得更精细的速度结构;联合反演获得的电阻率模型对倾斜异常体、高阻覆层下方异常体、圈闭的高/低阻体等边界信息有明显的提升,有效克服电阻率法单方法反演的局限,提高深部电阻率的分辨率.