基于GPU的三维空间交互点判定加速方法

摘要

本发明公开了一种基于GPU的三维空间交互点判定加速方法，目的是解决从二维输入实时映射到三维可视化空间的问题，消除二维输入与三维场景之间的映射错误。技术方案是先将原始数据保存至纹理缓存；若原始数据是连续变化标量场，采集直接体绘制光线跟踪过程中第一个不透明的点作为三维交互候选点存贮在纹理缓存中，若原始数据是非连续变化标量场，采集直接体绘制光线跟踪过程中不透明度最大的点作为三维交互候选点存贮在纹理缓存中；根据屏幕坐标检索三维交互候选点，获得交互点在纹理缓存中对应的三维空间交互点的数据值。本发明解决了从二维输入实时映射到三维可视化空间的问题，提高了可视化结果三维空间交互点判定的有效性和效率。

主权项

一种基于GPU的三维空间交互点判定加速方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，CPU从硬盘读入原始数据，CPU是指中央处理器即Central Processing Unit；第二步，GPU对自身的纹理缓存进行初始化，即将纹理缓存清空，GPU是指图形处理器即Graphic Processing Unit；第三步，GPU从CPU获取原始数据，将原始数据保存至纹理缓存；第四步，GPU根据具体场合分别使用不同的三维交互点策略确定三维交互候选点：4.1若原始数据是连续变化标量场，采集直接体绘制光线跟踪过程中第一个不透明的点作为三维交互候选点，方法是：利用光线跟踪算法，在进行卷积过程中判断第一个透明度不为零的点，即若透明度α>0，则保存该透明度值，以及所在的空间坐标P，数据值D，作为三维交互候选点的透明度值、空间坐标以及数据值，以屏幕坐标为索引值将获得的三维交互候选点的透明度值、空间坐标以及数据值保存在GPU的纹理缓存中；4.2若原始数据是非连续变化标量场，采集直接体绘制光线跟踪过程中不透明度最大的点作为三维交互候选点，方法是：利用光线跟踪算法，在进行卷积过程中判断当前点的透明度是否大于已保存的透明度，如果大于，则替换已保存的透明度、空间坐标P和数据值D，如果小于，则无操作；这样保存的透明度值、空间位置、数据值作为三维交互候选点的透明度值、空间位置、数据值，以屏幕坐标为索引值将获得的三维交互候选点的透明度值、空间坐标以及数据值保存在GPU的纹理缓存中；第五步，CPU获取当前鼠标屏幕坐标，根据屏幕坐标在纹理缓存中检索三维交互候选点，获得鼠标所指交互点在纹理缓存中对应的三维空间交互点的数据值；第六步，CPU判定是否继续交互，如果继续交互，则返回第四步，否则转第七步；第七步，结束。