题目：基于内容的体数据增强可视化方法的研究与实现

虚拟手术是当前国内外研究的热点，体数据的可视化在虚拟手术中有很广泛地应用。可视化系统中显示设备的分辨率一般都是有限的，当医生放大体数据中的焦点区域时，他也希望能观察到全局数据的信息。为此，有研究者提出了焦点局部可视化的方法，该方法能在保持体数据整体大小的前提下，放大焦点区域的内容，同时保留数据的整体结构信息。然而如何压缩非关键区域以预留出足够空间来增强焦点区域的细节信息仍然是一个富有挑战性的问题。为了解决此类难题，本文研究了局部结构方向计算方法、自适应四面体网格划分、能量函数的设计及体数据构造三方面技术，实现了一个基于放大和压缩的体数据增强可视化系统。

针对医学体数据内部结构复杂的特点，本文给出了一种基于结构张量的最小二乘方法来提取体数据内部的局部结构信息。当体数据形变时，该方法能根据其局部结构方向产生各向同性或各向异性增强显示的效果。

本文将体数据嵌套到四面体网格中，从而将体数据的增强显示问题有效地转化为网格形变问题。针对均匀网格无法区别对待体数据中关键区域和非关键区域的问题，本文实现了一种三维空间中自适应四面体网格的方法。该方法能使得关键区域网格较稠密，而非关键区域网格较稀疏，从而减少了网格中控制点的数量，降低了计算量，提高了系统效率。

给定四面体网格，本文定义能量函数将网格形变问题转换为一个能量函数最优化的问题。对能量函数进行求解，即可得到目标网格中各个控制点的位置。再根据网格的变换方式，在GPU上并行构造出放大后的体数据并实时绘制。

最后本文按照以上研究内容，设计并实现了一个可交互的体数据增强可视化工具，该工具该使得用户可以方便设置相关参数，并观察体数据的局部结构方向、网格形变结果以及体数据增强显示的结果。