刘思廷等

摘要：体绘制是渲染三维数据场的重要技术，可以探索物体的内部结构，相对于面绘制和切片技术体绘制能够更加形象地展示物体的内部形态，描述非定形的物体。然而体绘制算法复杂度高，数据存储量大，计算时间较长，为了能解决体绘制渲染效率问题，论文介绍了基于GPU加速的光线投射算法实时体绘制技术，并在此基础上提出了基于FBO的快速混合体绘制算法，解决了体绘制图形与常规图元同屏绘制互相遮挡的问题，目前该方法已应用于三维地质解释综合成图系统中，实现了三维属性体与地层、断层曲面同屏显示，提高了解释工作的质量和效率。

关键词：GPU；混合体绘制；地质数据的体绘制；光线投射算法；帧缓存对象

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）13-0223-04

Abstract：Volume rendering is a kind of important technology of 3D data volume rendering， which can display the internal structures and the shapes of the data cubes more vividly than the surface rendering and the technique for surface extraction from a volume. However， volume rendering algorithm have the characteristics of complexity， high data storage capacity and longer calculation， in order to solve the problem of volume rendering efficiency， the paper introduces the Ray-casting algorithm real-time volume rendering technology which is based on GPU acceleration， and puts forward a method of fast hybrid volume rendering based on FBO to solve the volume rendering graphics primitives to draw each other with conventional occlusion problems with the same screen. At present， this method has been applied to the three-dimensional geological interpretation of comprehensive mapping system， which realizes that the three-dimensional attribute body and stratigraphy， fault surface can be shown at the same time， and improves the quality and efficiency of the interpretation work.

Key words： GPU； volume rendering； hybrid volume rendering； the frame buffer object ； ray-casting algorithm

体绘制[1]是一种直接由三维数据场产生在屏幕上的颜色为人工指定的伪彩色的半透明图像。体绘制的成像步骤是首先需要对数据进行分类处理，分别对不同的类别赋予不同的颜色和不透明度值，最后根据视点和体数据的相对位置决定最终效果。体绘制技术最大的特点是可以显示物体的内部构造，解释非定形的事物，如人体器官、烟、云等。目前在分子模型构造、气象分析、及医疗等广泛应用体绘制技术。但是在地质勘探领域，由于数据量巨大，计算复杂度高等问题，无法进行实时体绘制。所以在体绘制技术以前，都采用面绘制方法来显示地质勘探领域中的速度、密度、电阻率等数据属性体，如移动立方体或四面体算法等来展示属性体的等值面，采用切片方法显示属性体内部构造。……