殷智慧，李朝奎，杨 武，张 强，严雯英

（湖南科技大学 地理空间信息湖南省工程实验室，湖南 湘潭 411201；

湖南科技大学 地理空间信息技术国家地方联合工程实验室，湖南 湘潭 411201）

基于三维标量场的光线投射并行体绘制算法

殷智慧，李朝奎，杨 武，张 强，严雯英

（湖南科技大学 地理空间信息湖南省工程实验室，湖南 湘潭 411201；

湖南科技大学 地理空间信息技术国家地方联合工程实验室，湖南 湘潭 411201）

针对大规模三维标量场相关算法计算量大且数据绘制速度慢、不能满足用户实时需求的问题，在研究和总结三维标量场和体绘制关键技术的基础上，对体绘制的原理进行了深入探讨，重点研究了体绘制中的光线投射算法。利用集群多节点的并行优势，对体绘制的光线投射算法进行了改进，采用MPI并行编程模式，成功地将该算法运行于PC集群环境中，并应用于三维城市建模，充分发挥了集群的高性能计算，大大提高了绘制效率。实验结果表明，该算法具有良好的并行效率和可视化效果。

三维标量场；光线投射算法；体绘制；MPI

1 三维标量场

三维标量场是用来研究科学计算可视化的一种场，是指场中每一个点的属性值都可以以一个标量来表示的空间场[1]。随着时间的变化，标量场值也发生相应的变化。自然界中的三维标量场一般都是空间连续的[2]，但是为了方便存储，通常以离散点云数据进行存储，在物理结构中，采取笛卡尔坐标来表示大规模三维场景数据，本文从三维标量场角度出发，研究并行绘制技术，既是三维标量场可视化研究的内容，也是并行绘制技术研究的创新点。……