专利名称：基于gpu的异质物体2d流型包围面提取方法
技术领域：
本发明涉及计算机图形学异质物体建模领域，具体涉及ー种用于对异质物体或者说多材质物体进行建模时的基于GPU的异质物体2D流型包围面提取方法。
背景技术：
所谓异质物体是指由多个同质部分组成的整体，每个部分内部的材质是相同的，各部分之间的材质是不同的。自然界中的物体大多都是异质物体。例如，苹果包含果皮、果肉与过核；青蛙有皮肤、肌肉与骨骼等。人造工具更是如此，例如自行车由橡胶轮胎与钢质车架等部分組成。从异质物体中提取包围面的研究具有重要意义，因为异质物体建模可应用于众多的领域中，可以帮助相关领域工作者提高工作效率和深入研究。通过交互浏览已经被清晰分开且同时显示的各脏器，外科医生可以更好的诊断或实施手木。在了解内部结构与组成成分的基础上，工程师才能重新设计或者调整各部件以提高机械性能。 目前，现存相当数量的各式各样的等值面提取算法，例如著名的MarchingCubes(MC)算法等。然而现存的诸多算法在处理异质物体时存在相当大的不足。MC算法最大的不足在于它只能找出ー类物质的等值面，而且存在ニ义性问题。异质物体的建模研究尚处于初级阶段。该类算法一般首先归类体素，然后合并同类体素，生成同类体素的外表面，最后通过插值或者优化微调得到最終的外表面。该类算法虽然复杂度低，也能处理包含两类或者三类物质的物体，但是随着物质种类的增多，算法性能会下降，而且一般都不能提供相邻部分包围面之间的交面、交线以及交点信息。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供ー种能够提取异质物体各部分的包围面并提供各部分之间的交信息、运算效率高、与物质种类数无关的基于GPU的异质物体2D流型包围面提取方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种基于GPU的异质物体2D流型包围面提取方法，其实施步骤如下I)建立包含根据四面体端点材质进行剖分的所有剖分方案的类型表；2)将所述类型表及待分析模型数据拷贝到显存中，建立用于存储分隔点数据的顶点缓存和用于存储包围面数据的索引缓存；3)通过GPU中可并行执行的计算单元逐一处理所述待分析模型数据中的六面体，将六面体划分为六个四面体，并根据每ー个四面体端点的材质类型编制四面体的类型序号;4)利用四面体的类型序号查找所述类型表，根据所述类型表提供的剖分方案剖分四面体，然后将分隔点信息保存到顶点缓存、将面信息保存到索引缓存；5)将分隔点从四面体映射到六面体模型，将同一六面体内不同四面体分别提取的同一分隔点进行合井；将分隔点从六面体映射到三维空间，将不同六面体之间共享的分隔点进行合并，在分隔点合并过程中，累加各点的法向并记录累加次数；6)将累加后的点的法向除以累加次数，并单位化作为分隔点的平均法向；7)设置绘制流水线的着色器，将索引缓存中的包围面绘制输出。作为本发明上述技术方案的进ー步改进所述步骤4)中根据所述类型表提供的剖分方案剖分四面体时通过线性插值法进行查找分隔点，且所述查找分隔点采用线性插值的函数表达式为
权利要求
1.一种基于GPU的异质物体2D流型包围面提取方法，其特征在于其实施步骤如下 1)建立包含根据四面体端点材质进行剖分的所有剖分方案的类型表； 2)将所述类型表及待分析模型数据拷贝到显存中，建立用于存储分隔点数据的顶点缓存和用于存储包围面数据的索引缓存； 3)通过GPU中可并行执行的计算单元逐一处理所述待分析模型数据中的六面体，将六面体划分为六个四面体，并根据每一个四面体端点的材质类型编制四面体的类型序号； 4)利用四面体的类型序号查找所述类型表，根据所述类型表提供的剖分方案剖分四面体，然后将分隔点信息保存到顶点缓存、将面信息保存到索引缓存； 5)将分隔点从四面体映射到六面体模型，将同一六面体内不同四面体分别提取的同一分隔点进行合并；将分隔点从六面体映射到三维空间，将不同六面体之间共享的分隔点进行合并，在分隔点合并过程中，累加各点的法向并记录累加次数； 6)将累加后的点的法向除以累加次数，并单位化作为分隔点的平均法向； 7)设置绘制流水线的着色器，将索引缓存中的包围面绘制输出。
2.根据权利要求I所述的基于GPU的异质物体2D流型包围面提取方法，其特征在于，所述步骤4)中根据所述类型表提供的剖分方案剖分四面体时通过线性插值法进行查找分隔点，且所述查找分隔点采用线性插值的函数表达式为
3.根据权利要求2所述的基于GPU的异质物体2D流型包围面提取方法，其特征在于所述步骤4)中根据所述类型表提供的剖分方案剖分四面体时根据
4.根据权利要求I或2或3所述的基于GPU的异质物体2D流型包围面提取方法，其特征在于所述步骤7)的详细步骤包括根据正反面材质归类步骤6)得到的结果面片，将正反面材质相同的结果面片作为分界面，将包含某一类材质的所有面片的集合即为该类材质的包围面，最终将所述包围面绘制输出。
全文摘要
本发明公开了一种基于GPU的异质物体2D流型包围面提取方法，实施步骤如下1)建立四面体剖分类型表；2)将类型表及待分析模型数据拷贝到显存中，建立顶点缓存与索引缓存；3)将规则六面体划分为六个四面体，编制四面体类型序号；4)根据类型表剖分四面体；5)合并分隔点以保证2D流型；6)获取每个分隔点的平均法向；7)设置绘制流水线的着色器，输出索引缓存中的包围面信息。本发明能够提取异质物体各部分的包围面并提供各部分之间的交信息，具有运算效率高、与物质种类数无关的优点。
文档编号G06T7/00GK102663739SQ20121007729
公开日2012年9月12日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者冯结青, 王明 申请人:浙江大学