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李昕,吴福理,童琪杰,陈伟锋,华炜,陈为.基于K-D树快速精确排序的四面体可视化.软件学报,2012,23(zk2):69-76
基于K-D树快速精确排序的四面体可视化
Quick and Accurate Sorting for Visualization of Tetrahedral Volume Datasets Based on K-D Tree
投稿时间:2012-05-30  修订日期:2012-09-29
DOI:
中文关键词:  体绘制  四面体投影  K-D树空间划分  图形处理单元  精确排序
英文关键词:volume rendering  tetrahedra projection  K-D tree spatial partitioning  GPU (graphics processing unit)  exact sorting
基金项目:国家自然科学基金(61003193, 81172124); 国家高技术研究发展计划(863)(2012AA120903); 浙江省科技厅公益项目(2011C21058)
作者单位E-mail
李昕 中国石油大学(华东) 计算机与通信工程学院,山东 青岛 266555
CAD & CG 国家重点实验室(浙江大学),浙江 杭州 310058 
 
吴福理 浙江工业大学 计算机学院,浙江 杭州 310032  
童琪杰 浙江工业大学 计算机学院,浙江 杭州 310032  
陈伟锋 CAD & CG 国家重点实验室(浙江大学),浙江 杭州 310058  
华炜 CAD & CG 国家重点实验室(浙江大学),浙江 杭州 310058  
陈为 CAD & CG 国家重点实验室(浙江大学),浙江 杭州 310058 chenwei@cad.zju.edu.cn, http://www.cad.zju.edu.cn/home/chenwei 
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中文摘要:
      投影四面体法是四面体体数据可视化的一种重要方法.为了保证绘制结果准确,每一帧都需要对所有四面体按照遮挡关系进行排序,然而四面体之间强烈的依赖性不仅导致排序效率很低,而且很难并行实现.提出了一种基于K-D树空间划分的快速精确的四面体排序策略,在每个叶节点内逐层并行提取互不遮挡的四面体,层与层之间自然有序,且各叶节点的操作彼此独立进行.最后将结果按照叶节点之间的空间遮挡顺序组织在一起.通过两个级别的并行,在保证精确排序的同时极大地提高了效率,且数据结构易于图形处理单元GPU实现.实验结果表明,基于K-D树快速精确排序策略的GPU 实现极大地缩短了排序时间.
英文摘要:
      The Projected Tetrahedra is a popular method in the field of tetrahedra database visualization. Tretrahedra must be sorted according to obstruction between them to achieve an accurate rendering image, but strong dependency among tetrahedra results in not only inefficient sorting, but also poor parallel execution. This paper proposes a tetrahedra sorting algorithm which is based on K-D tree spatial partitioning. The database in one leaf node are peeled into layers in natural order, and the tetrahedra in the same layer are unobstructed . The peeling of different leaf node is independent, and their sorted tetrahedra are organized together according to the obstruction between leaf nodes. The sorting efficiency has improved greatly through two-level parallelism and guarantees accurate sorting. The data structure can be implemented easily in a graphics processing unit (GPU). The experimental results show that the quick and accurate sorting based on K-D tree processed in GPU shortens the sorting time greatly.
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