CT(Computed Tomography)技术,即计算机层析成像技术。该技术能够在无损的前提下,通过对物体进行断层图像重建来获取其内部结构信息,目前已被应用到文物数字化建模。基于CT的文物数字化建模研究的前提是获取投影数据,但工业CT扫描成本高,且在获取文物CT数据过程中可能会对文物造成破坏。利用UG(Unigraphics NX)模型与射线求交能够为文物图像重建研究提供理想的投影数据,其缺点是计算量大,尤其是对高分辨率投影计算。针对此问题,本文拟开展基于UG模型的快速仿真投影计算研究,论文的主要研究内容包括:(1)针对UG模型仿真计算速度慢的问题,本文提出对UG模型进行体素化,使用体素模型进行仿真计算。针对单材质文物UG模型,首先读取该模型的大小、密度等信息,然后设置一个包围该UG模型的外包围盒,并对包围盒进行网格划分,每个网格代表一个体素单元。将包围盒划分为N×N×N个体素,N为包围盒沿着x、y、z每个方向的体素个数,使用UG的API函数对每一层进行求交计算,依次求取每一层体素化的数据,最终生成整个UG模型的体素化数据。针对多材质的文物UG模型,首先读取每个部件的材质信息,并在数据库中查找材质对应的密度值,然后依次对每个部件进行体素化,将每个部件体素化结果累加便得到整个模型体素化数据。实验结果表明,该方法能够实现准确的体素化。(2)基于UG模型体素化数据,实现了锥束CT投影仿真。首先将模型调整至仿真系统中,然后将模型体素化,使用三线性插值方法计算模型的投影数据。在每条射线中,首先计算射线与模型的起始交点,从起始交点开始以等间距的步长进行采样,每个采样点的密度通过三线性插值计算,得到每个采样点的密度值后,对其进行累加乘以固定步长便得到射线的投影值。通过实验证明,计算360个角度下分辨率为512× 512像素的投影图像时,体素模型生成投影数据相比传统解析法取得了约3倍的加速比。(3)为进一步提高仿真计算的速度,提出了一种基于GPU加速的体素模型CT仿真投影快速计算方法。首先将体素模型数据绑定到GPU的纹理内存中,然后将GPU每个线程索引映射到每个探测器单元,实现所有射线的并行计算。在每条射线内,使用三线性插值方法计算投影数据,通过三维纹理硬件插值功能计算每个采样点的密度值。经实验分析,计算360个角度下分辨率为512× 512像素的投影图像时,本方法在保证投影数据准确的前提下,相比CPU计算三线性插值取得了约83倍的加速比。