体绘制之光线投射ray-casting

本程序实现了体绘制中的光线投射算法，核心代码纯C，只在显示的时候使用了OpenGL。

#include
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#include 
#define EPSILON 0.000001
#define WIDTH 400
#define HEIGTH 500
float Image[WIDTH*HEIGTH*4];

void GenerateVolume（int *Dataint* Dim）;//生成体数据
void GenCube（int xint yint zint sideint density int *Dataint *Dim）;//生成正方体数据
void GenSphere（int xint yint zint radiusint densityint *Dataint *Dim）;//生成球体数据
void Classify（float* CDataint *Dataint *Dim）;//数据分类
void RotationMatrix（float *Rfloat *eyefloat *centerfloat *up）;//求取图像空间到物体空间变换的旋转矩阵
void Composite（float *rgbaint x0int y0float *CDataint *Dimfloat *Rfloat *T）;//合成像素颜色值
bool Intersection（float *startpos float *pos float *dirint *Dim）;//求光线与包围盒交点坐标
void TrInterpolation（float *rgbafloat *posfloat *CDataint *Dim）;//三线性插值
bool CheckinBox（float *pointint *Dim）;//判断点是否在包围盒内
void MatrixmulVec（float *cfloat *afloat *b）;//矩阵向量乘积
void CrossProd（float *cfloat *afloat *b）;//向量叉乘
void Normalize（float *normfloat *a）;//向量归一化
void Mydisplay（）;//显示图像

int main（int argcchar **argv）
{
	int Dim[3]={200200200};//体数据大小
	int *Data=（int *）malloc（sizeof（int）*Dim[0]*Dim[1]*Dim[2]）;
	float *CData=（float*）malloc（sizeof（float）*Dim[0]*Dim[1]*Dim[2]*4）;
	float R[9];//旋转矩阵
	float T[3]={00450};//平移向量（要根据R调整，以保证获得体数据全貌）
	float eye[3]={0.50.51};//视点位置
	float center[3]={000};//物体参考点位置
	float up[3]={010};//相机朝上的方向
	RotationMatrix（Reyecenterup）;//获得旋转矩阵
	GenerateVolume（DataDim）;//生成原始体数据
	Classify（CDataDataDim）;//对体数据分类
	float *LinePS=Image;
	for（int j=0;j	{
		for（int i=0;i		{
			Composite（LinePSijCDataDimRT）;
			LinePS+=4;
		}
	}
	free（Data）;
	free（CData）;
	//使用OpenGL显示此二维图像
	glutInit（&argcargv）;
	glutInitDisplayMode（GLUT_SINGLE | GLUT_RGBA）;
	glutInitWindowSize（500500）;
	glutInitWindowPosition（200200）;
	glutCreateWindow（“Ray-Casting“）;
	glClearColor （1111）;//背景设为白色
	glutDisplayFunc（Mydisplay）;//显示图像
	glutMainLoop（）;
}

//生成体数据
//********************************************************************//
//生成一个大正方体，内部包含一个球体，球体中间又包含一个小正方体
//Data:体积数据
//Dim:体数据大小
//********************************************************************//
void GenerateVolume（int *Dataint *Dim）
{
	GenCube（000200100DataDim）;//大正方体
	GenSphere（10010010080200DataDim）;//球体
	GenCube（70707060300DataDim）;//小正方体
}

//生成正方体数据
//********************************************************************//
//xyz:正方体左下角坐标
//side:正方体边长
//density:正方体对应的标量值
//Data:体积数据
//Dim:体数据大小
//********************************************************************//
void GenCube（int xint yint zint sideint density int *Dataint *Dim）
{
	int max_x=x+sidemax_y=y+sidemax_z=z+side;
	int Dimxy=Dim[0]*Dim[1];
	for（int k=z;k	{
		for（int j=y;j		{
			for（int i=x;i			{
				Data[k*Dimxy+j*Dim[0]+i]=density;
			}
		}
	}
}

//生成球体数据
//***********************************************************

 属性            大小     日期    时间   名称
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     文件      40448  2016-01-29 19:50  RayCasting\Debug\RayCasting.exe

     文件     343796  2016-01-29 19:50  RayCasting\Debug\RayCasting.ilk

     文件     396288  2016-01-29 19:50  RayCasting\Debug\RayCasting.pdb

     文件      12802  2016-01-29 19:50  RayCasting\RayCasting\main.cpp

     文件       3920  2016-01-29 19:50  RayCasting\RayCasting\RayCasting.vcxproj

     文件        942  2016-01-29 19:50  RayCasting\RayCasting\RayCasting.vcxproj.filters

     文件        143  2016-01-29 19:47  RayCasting\RayCasting\RayCasting.vcxproj.user

     文件        897  2016-01-29 19:47  RayCasting\RayCasting.sln

    ..A..H.     11264  2016-01-29 19:50  RayCasting\RayCasting.suo

     目录          0  2016-01-29 19:50  RayCasting\Debug

     目录          0  2016-01-29 19:51  RayCasting\RayCasting

     目录          0  2016-01-29 19:51  RayCasting

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