简单体积光线投射

Question

这个问题可能很简单，但我意识到答案可能并不简单。为了尽可能清晰明了，请允许我解释一下。

您能否解释一下3D体渲染中的体积光线投射技术的基本思想。

谢谢， Timo

- Timo Willemsen

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每个光线都穿过体积，沿着光线的样本所代表的半透明颜色在最终像素值中混合，详见视频。 - Fedor

Answer 1

这个参考资料介绍了简单光线投射的基本概念（链接）。这些概念（如光线与平面的交点等）可以扩展为体积光线投射（链接）。

简单来说，通过体积投射光线，并在满足某些条件的每个交点处累加一些颜色。例如，沿着光线的每个体素具有值> 128，则该体素可能会为所需的RGB颜色贡献一些小百分比的不透明度。在这种简化情况下，不透明度的程度是加权的（voxel_value-128）/127可能是一个合适的加权函数（假设负值得到适当处理）。该方案将表示成比例阈值转移函数。对于渲染，与光线相关联的像素由其路径上遇到的不透明度确定颜色。 （这将是前向混合 - 还存在其他方法。）

还存在其他转移函数：某些函数可能会严重加权梯度。这种函数可能用于可视化出现在体积内的表面边界。

我建议进一步阅读VTK书籍。

- Throwback1986

Answer 2

我在我的博客（PyScience）上写了几篇关于使用Python和VTK进行光线投射和光线追踪的文章：

http://pyscience.wordpress.com/2014/09/21/ray-casting-with-python-and-vtk-intersecting-linesrays-with-surface-meshes/

http://pyscience.wordpress.com/2014/10/05/from-ray-casting-to-ray-tracing-with-python-and-vtk/

然而，我意识到这些光线技术并不特定用于体渲染（即使它们可以被用于此类）。对于纯体渲染，vtkVolumeRayCastMapper类可以解决问题（尚未在此方面撰写文章：）

- somada141