科学可视化可以将科学数据转换为图像,便于显示复杂数据结构之间的关系。医学可视化是科学可视化在生物医学工程上的重要应用,在临床与医学研究中具有重要意义,而体绘制是医学可视化方法中研究的热点和重点。体绘制分为直接体绘制和间接体绘制,直接体绘制可以将数据的所有信息以图像的形式显示出来,而间接体绘制方法只能生成中间几何图元,不能显示物体内部结构之间的关系。直接体绘制因其成像结果的优点而被广泛的应用和研究。光线投射算法作为直接体绘制常用的方法之一,能够满足医学领域对图像重建质量的要求,在医学领域被广泛采用,但该算法的重建结果中组织彼此之间存在重叠和遮挡,会影响对感兴趣区的精确定位与诊断。为解决上述问题,目前常用剖切与优化转换函数的方法来增强感兴趣区显示。剖切技术可以将遮挡部位的组织完全去除,直接显示感兴趣组织,但剖切是无选择的去除遮挡区域,会造成组织上下文环境的缺失,同时感兴趣组织本身的一部分也可能被去除掉；优化转换函数的方法通过优化不同组织之间的对比度,增强感兴趣组织与周边组织的视觉区分度来达到增强显示的目的。本文对目前优化转换函数的方法进行分析和总结,针对现有方法中的不足,提出构建依赖于数据本身和用户需要的模型,通过优化和构造转换函数,实现了两种不同的保留上下文环境体绘制,有效地增强了感兴趣区的显示效果。并将提出的模型采用通用计算图形处理器进行加速,以提高这两种模型的交互速度。具体工作如下：(1)提出基于等值面的保留上下文环境体绘制方法。该方法首先记录沿光线方向首个等值面的空间位置,然后根据采样点到等值面的距离和采样点处的梯度构造衰减函数,将衰减函数作用于不透明度转换函数,以控制光线合成。对头、腹和脚部等CT数据的实验结果表明,该方法可以在保留组织轮廓清晰的前提下增强感兴趣区域显示。(2)根据用户对感兴趣区域的选择,提出基于高斯函数的转换函数的设计。该方法首先由用户选择感兴趣点,然后以该点为中心来构建不透明度衰减函数,以采样点到感兴趣点的空间距离为高斯函数的输入,以视点和感兴趣中心的连线与视线的夹角为方差来控制透视区域的大小,有效的保留组织的上下文信息,并达到显示感兴趣区域的目的。(3)随着通用计算图形处理器(General Purpose Graphics Processing Unit, GPGPU)的飞速发展,为了测试GPGPU在光线投射算法上的性能、构建可应用的软件平台,选择了NVIDIA公司的CUDA平台,实现光线投射算法,并将该算法封装到现有软件包VTK之中,以便以VTK为基础进行二次开发。