專利名稱：基于gpu的異質(zhì)物體2d流型包圍面提取方法
技術領域：
本發(fā)明涉及計算機圖形學異質(zhì)物體建模領域，具體涉及ー種用于對異質(zhì)物體或者說多材質(zhì)物體進行建模時的基于GPU的異質(zhì)物體2D流型包圍面提取方法。
背景技術：
所謂異質(zhì)物體是指由多個同質(zhì)部分組成的整體，每個部分內(nèi)部的材質(zhì)是相同的，各部分之間的材質(zhì)是不同的。自然界中的物體大多都是異質(zhì)物體。例如，蘋果包含果皮、果肉與過核；青蛙有皮膚、肌肉與骨骼等。人造工具更是如此，例如自行車由橡膠輪胎與鋼質(zhì)車架等部分組成。從異質(zhì)物體中提取包圍面的研究具有重要意義，因為異質(zhì)物體建?？蓱糜诒姸嗟念I域中，可以幫助相關領域工作者提高工作效率和深入研究。通過交互瀏覽已經(jīng)被清晰分開且同時顯示的各臟器，外科醫(yī)生可以更好的診斷或?qū)嵤┦帜?。在了解?nèi)部結構與組成成分的基礎上，工程師才能重新設計或者調(diào)整各部件以提高機械性能。 目前，現(xiàn)存相當數(shù)量的各式各樣的等值面提取算法，例如著名的MarchingCubes(MC)算法等。然而現(xiàn)存的諸多算法在處理異質(zhì)物體時存在相當大的不足。MC算法最大的不足在于它只能找出ー類物質(zhì)的等值面，而且存在ニ義性問題。異質(zhì)物體的建模研究尚處于初級階段。該類算法一般首先歸類體素，然后合并同類體素，生成同類體素的外表面，最后通過插值或者優(yōu)化微調(diào)得到最終的外表面。該類算法雖然復雜度低，也能處理包含兩類或者三類物質(zhì)的物體，但是隨著物質(zhì)種類的增多，算法性能會下降，而且一般都不能提供相鄰部分包圍面之間的交面、交線以及交點信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供ー種能夠提取異質(zhì)物體各部分的包圍面并提供各部分之間的交信息、運算效率高、與物質(zhì)種類數(shù)無關的基于GPU的異質(zhì)物體2D流型包圍面提取方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為一種基于GPU的異質(zhì)物體2D流型包圍面提取方法，其實施步驟如下I)建立包含根據(jù)四面體端點材質(zhì)進行剖分的所有剖分方案的類型表；2)將所述類型表及待分析模型數(shù)據(jù)拷貝到顯存中，建立用于存儲分隔點數(shù)據(jù)的頂點緩存和用于存儲包圍面數(shù)據(jù)的索引緩存；3)通過GPU中可并行執(zhí)行的計算單元逐一處理所述待分析模型數(shù)據(jù)中的六面體，將六面體劃分為六個四面體，并根據(jù)每ー個四面體端點的材質(zhì)類型編制四面體的類型序號;4)利用四面體的類型序號查找所述類型表，根據(jù)所述類型表提供的剖分方案剖分四面體，然后將分隔點信息保存到頂點緩存、將面信息保存到索引緩存；5)將分隔點從四面體映射到六面體模型，將同一六面體內(nèi)不同四面體分別提取的同一分隔點進行合井；將分隔點從六面體映射到三維空間，將不同六面體之間共享的分隔點進行合并，在分隔點合并過程中，累加各點的法向并記錄累加次數(shù)；6)將累加后的點的法向除以累加次數(shù)，并單位化作為分隔點的平均法向；7)設置繪制流水線的著色器，將索引緩存中的包圍面繪制輸出。作為本發(fā)明上述技術方案的進ー步改進所述步驟4)中根據(jù)所述類型表提供的剖分方案剖分四面體時通過線性插值法進行查找分隔點，且所述查找分隔點采用線性插值的函數(shù)表達式為
權利要求
1.一種基于GPU的異質(zhì)物體2D流型包圍面提取方法，其特征在于其實施步驟如下 1)建立包含根據(jù)四面體端點材質(zhì)進行剖分的所有剖分方案的類型表； 2)將所述類型表及待分析模型數(shù)據(jù)拷貝到顯存中，建立用于存儲分隔點數(shù)據(jù)的頂點緩存和用于存儲包圍面數(shù)據(jù)的索引緩存； 3)通過GPU中可并行執(zhí)行的計算單元逐一處理所述待分析模型數(shù)據(jù)中的六面體，將六面體劃分為六個四面體，并根據(jù)每一個四面體端點的材質(zhì)類型編制四面體的類型序號； 4)利用四面體的類型序號查找所述類型表，根據(jù)所述類型表提供的剖分方案剖分四面體，然后將分隔點信息保存到頂點緩存、將面信息保存到索引緩存； 5)將分隔點從四面體映射到六面體模型，將同一六面體內(nèi)不同四面體分別提取的同一分隔點進行合并；將分隔點從六面體映射到三維空間，將不同六面體之間共享的分隔點進行合并，在分隔點合并過程中，累加各點的法向并記錄累加次數(shù)； 6)將累加后的點的法向除以累加次數(shù)，并單位化作為分隔點的平均法向； 7)設置繪制流水線的著色器，將索引緩存中的包圍面繪制輸出。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于GPU的異質(zhì)物體2D流型包圍面提取方法，其特征在于，所述步驟4)中根據(jù)所述類型表提供的剖分方案剖分四面體時通過線性插值法進行查找分隔點，且所述查找分隔點采用線性插值的函數(shù)表達式為
3.根據(jù)權利要求2所述的基于GPU的異質(zhì)物體2D流型包圍面提取方法，其特征在于所述步驟4)中根據(jù)所述類型表提供的剖分方案剖分四面體時根據(jù)
4.根據(jù)權利要求I或2或3所述的基于GPU的異質(zhì)物體2D流型包圍面提取方法，其特征在于所述步驟7)的詳細步驟包括根據(jù)正反面材質(zhì)歸類步驟6)得到的結果面片，將正反面材質(zhì)相同的結果面片作為分界面，將包含某一類材質(zhì)的所有面片的集合即為該類材質(zhì)的包圍面，最終將所述包圍面繪制輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于GPU的異質(zhì)物體2D流型包圍面提取方法，實施步驟如下1)建立四面體剖分類型表；2)將類型表及待分析模型數(shù)據(jù)拷貝到顯存中，建立頂點緩存與索引緩存；3)將規(guī)則六面體劃分為六個四面體，編制四面體類型序號；4)根據(jù)類型表剖分四面體；5)合并分隔點以保證2D流型；6)獲取每個分隔點的平均法向；7)設置繪制流水線的著色器，輸出索引緩存中的包圍面信息。本發(fā)明能夠提取異質(zhì)物體各部分的包圍面并提供各部分之間的交信息，具有運算效率高、與物質(zhì)種類數(shù)無關的優(yōu)點。
文檔編號G06T7/00GK102663739SQ20121007729
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月21日 優(yōu)先權日2012年3月21日
發(fā)明者馮結青, 王明 申請人:浙江大學