科学计算可视化在医学影像可视化、地质勘探可视化、计算流体力学等领域具有重要的应用价值。对科学计算可视化的相关技术进行研究,提出高效的体绘制方案,对于完善可视化理论、丰富体绘制的应用领域都有着举足轻重的意义。光线投射算法是经典的直接体绘制算法之一,图像绘制质量高,现已得到大量的实际应用。由于三维体数据量比较大,光线投射算法基于体素的绘制导致计算复杂度很高,绘制速度慢,实时性较差。本文对光线投射算法的研究主要围绕提高绘制效果,达到实时绘制的目的展开。主要工作内容包括:(1)利用八叉树编码的紧致包围盒算法来优化绘制效果。该算法对体数据进行虚拟分割产生子块,遍历八叉树时选择有效子块,这样可以跳过无效体素(空体素),从而降低计算量,提高绘制速度。(2)对Blinn-Phong光照模型进行改进以获得更好的体绘制效果。把梯度模作为系数,引入光照模型中,增强组织边界处的光照强度,可以有效提高绘制效果。(3)基于GPU的并行计算框架,对体绘制流程进行重构,将原来在CPU中进行的光线进入点计算、离开点计算和光线遍历采样等过程移至GPU中进行并行处理,并且适当均衡顶点处理器和片段处理器的计算性能,利用GPU的高速浮点计算能力,达到实时绘制的目的。