医学图像三维可视化作为科学可视化领域目前研究与应用最成功的领域。在临床医学中为医生做出准确的诊断创造了条件,随着此领域研究工作的深入开展,医学图像三维可视化将应用于医学的各个领域。传统医学影像所获得的是二维图像,存在无法直观表示组织器官的问题。医生在病情诊断过程中,需要从二维图像序列中构想出组织器官的三维结构,依赖其主观判断,同时有些信息并无办法准确获取,医学图像三维可视化则可以解决这些问题。可视化一般是对体数据场可视化的过程,表面绘制算法与体积绘制算法是常见的两种可视化算法。表面重建算法常见的有Marching Cube算法、Marching Tetrahedral算法等。体绘制常见的算法有RayCasting算法、Shear-warp算法和Texture Mapping算法等。这其中面绘制具有能简洁反映复杂物体的三维结构、立体显示效果3D感强的特点。本系统采用其中具有代表性的Marching Cube算法作为主要的绘制算法。当前的三维可视化系统是通过电子显示屏幕等二维平面显示。本系统应用倾斜式柱状透镜显示器对三维可视化结果进行显示,能够给观看者带来更接近于真实世界的视觉感受。倾斜式柱状透镜作为目前比较成熟的技术,通过给观察者左右眼送去两幅具有视差的画面,具有很强的立体感。为达到这种效果,需要对每一帧图像运用像素选取与融合算法进行处理,由于运算量比较大,每一帧的处理有一定耗时。当前成熟的系统一般采用预先离线处理帧序列,将处理结果制作成视频通过倾斜式柱状透镜显示器进行播放的解决方案,虽然显示流畅清晰,但存在无法满足用户实时性交互需求的问题。倾斜式柱状透镜显示器的像素选取与融合所需要处理的像素一般比较多,特别是在4K以上的分辨率下算法时间复杂度显著提高。传统的CPU已经不足以支撑这种算法的执行过程,利用GPU强大的并行计算能力对算法过程进行优化成为一种有效的解决方式。本系统采用了编写着色器程序加入可编程渲染管线的方案,通过修改OpenGL可编程渲染管线,将相关算法加入着色器中执行,这样既优化了数据通路,也提高了渲染效率。通过测速实验验证,证明本系统采用的方法可以满足用户交互时的实时响应需求。