基于优先级的三维线条表意性绘制

摘要

三维线条的绘制在图形学与可视化领域中有着广泛的应用,如三维模型的线绘制,弥散张量成像纤维(DTIFibers)的绘制,以及流体可视化中流线(Streamlines)的绘制等。与其他的表现形式相比,三维线条更具有表意性,能够择要而又直观地表达事物的本质。但是,传统的图形绘制库,如OpenGL和Direct3D,只提供基本的三维线条绘制方法。由于缺乏对最终绘制结果在布局上的考虑,当需要在同一画面上绘制大量的三维线条数据时,传统的绘制方法容易产生视觉混乱。
　　 本文提出了一种新颖的、流程完整的基于线条优先级的表意性绘制方法,该方法根据用户给定的线条优先级以及用户感兴趣区域对三维线条进行布局可产生简洁流畅的绘制结果。与前人的方法相比,本文提出的基于线条优先级的表意性绘制方法具有如下特点:
　　 1.提出了一种新的对投影变换后的三维线条进行布局的策略,能有效去除最终绘制结果的视觉混乱。
　　 2.允许用户通过交互指定感兴趣区域,并对该区域进行细化绘制,同时对其他区域的线条进行简化。
　　 3.引入深度相关的光晕(Depth-DependentHalos)来表示线条的深度信息,并且针对弥散张量成像纤维数据及流线数据提出了一种快速准确的光照计算的算法。
　　 4.本文的方法能在视点变化时保持画面的连贯性。对普通规模的三维线条数据能够达到实时绘制。
　　 本文的方法已应用于不同领域的三维线数据并且得到令人满意的结果,证明了本文方法的通用性。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

1 绪论

1.1 三维线条绘制简介

1.2 本文的主要工作

1.3 本文的结构安排

2 相关工作

2.1 三维线条的获取

2.2 三维线条的绘制效果

2.3 线条的聚类与简化

2.4 线条的布局

3 基于优先级的三维线条表意性绘制方法

3.1 总体框架

3.2 线条布局

3.3 线条绘制

3.4 用户交互

4 系统实现与实验结果

4.1 基于用户感兴趣区域的线条密度控制方法实现

4.2 基础算法的优化

4.3 三维模型特征线条表意性绘制平台实现与实验结果

4.4 弥散张量成像纤维表意性绘制平台实现与实验结果

4.5 流程流线表意性绘制平台实现与实验结果

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 未来工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要研究成果

致谢