毕业设计

基于 CUDA 的交互式光线追踪体渲染器设计与实现
Design and implementation of interactive ray tracing volume renderer based on CUDA

在进行医学影像体绘制、体数据分析过程中，常常需要对数据进行体渲染，所获得的结果数据一方面可用于可视化，也可以用于精细渲染过程中的数据集进行降噪等操作。本毕业设计计划设计实现一个体渲染器，用于生成渲染数据集。具体内容包括： 1）渲染器功能：能够实现体数据渲染，并可设置传递函数，调整材质，调整灯光和环境参数。 2）输入输出支持：能够支持对 MHD、OpenVDB 等格式体文件的读入，进入渲染管道，并输出渲染通道（写入缓存）。 3）使用 CUDA 实现渲染器，Dear ImGui 实现图形界面，在应用程序界面显示渲染结果，UI 结构应合理，并提供必要的功能按钮、菜单以及相关显示信息。 其他要求： 1）独立完成设计任务。 2）按规范撰写毕业设计论文，并完成规定数量的外文翻译。 3）开发工具与技术栈：Visual Studio，Dear ImGui，VTK，C++，CUDA 等。 4）渲染器输出结果可参考论文“Neural Denoising for Path Tracing of Medical Volumetric Data”中对数据集的要求。

工作列表

• [x] 开题
  • [x] 任务书
  • [x] 开题报告
• [x] 迁移渲染器核心
  • [ ] 性能不达预期，寻找原因中
    • [x] 使用 cuda 分析工具分析运行状态
    • [ ] 在源程序添加旁路输出以逐步去除渲染器外的部分
      • [x] 分析加载流程
        • [x] 解决界面和数据耦合的问题（临时）
        • [x] 解决 Qt 和 gl.h 不兼容
    • [ ] 在不同的设备运行寻找异常状态
      • [ ] 分析日志和设备占用情况
      • [ ] 分析渲染时间
  • [ ] 优化架构设计
• [ ] 系统架构
  • [x] 面向对象设计
  • [x] 界面模块式管理
  • [x] 窗口管理器
  • [x] C++多线程
    • [ ] 线程安全
  • [x] 泛型单例工具类
    • [x] 静态初始化线程安全
  • [x] 泛型预设管理工具类
  • [ ] 全局变量管理
  • [ ] 语法规范
• [ ] ImGui 用户界面
  • [x] 主题与布局
    • [x] Dock 布局
    • [x] 界面风格
  • [x] 主视图
    • [x] 缓冲区
    • [x] 视图显示
    • [ ] 视图控制
      • [x] 旋转
      • [x] 推拉
      • [ ] 位移
    • [x] 辅助监视器
      • [x] 帧率
      • [x] 帧生成时间
      • [x] 帧时间图表
      • [x] 视图缩放
  • [x] 读取文件
    • [x] MHD
    • [ ] OpenVDB
    • [ ] 信息显示
  • [x] 材质
    • [x] 传递函数
    • [x] 传递函数预设
    • [x] Shader 控制
    • [x] 灯光控制
      • [x] 全局光
      • [ ] 自定义灯光
  • [x] 摄像机
    • [x] 信息监视
    • [ ] 参数控制
    • [x] 渲染控制
    • [ ] 降噪控制
      • [x] 高斯降噪
      • [ ] Optix 降噪
  • [ ] 渲染器输出
    • [ ] 多通道
    • [ ] 表达式控制
  • [ ] 日志
    • [x] 日志窗口
    • [x] 日志管理器
    • [ ] 设置日志
    • [ ] 日志记录
    • [ ] 日志级别筛选
• [ ] 渲染器
  • [x] 渲染信息传递
  • [ ] 渲染结果返回
    • [x] beauty
    • [ ] normal
    • [ ] albedo
    • [ ] …
  • [x] 渲染统计信息
    • [x] 帧生成时间
    • [x] 渲染管线每步时间
• [ ] 缓冲区
  • [x] 图像缓冲
  • [ ] 线程安全
• [ ] 降噪
  • [x] 高斯降噪
  • [ ] Optix AI denoiser
• [x] 项目构建
  • [x] vcpkg
• [ ] 测试
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  • [ ] 兼容性测试
    • [ ] 测试数据建模
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  • [ ] CUDA
  • [ ] OpenGL GLEW
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  • [ ] OpenVDB
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• [ ] 论文翻译
  • [ ] Exposure Render: An Interactive Photo-Realistic Volume Rendering Framework
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  • [ ] 中期报告
• [ ] 毕业论文