医学图像三维显示是能够把计算机图形学以及医学图像处理与现代医学相结合的一门成像技术。通过计算机将从磁共振等医疗设备获取的二维医学切片数据转化为直观显示在屏幕上的三维图像。医学图像三维显示技术能促进手术规划、医疗诊断和辅助教学等工作的顺利开展。多年来,众多学者和研究者都致力于医学图像三维显示技术,即医学图像的面绘制重建技术和体绘制重建技术的研究。因光线投射体绘制技术能够显示精细的组织器官结构,是最受欢迎的一种直接体绘制技术。但是,光线投射体绘制中大量的计算限制了绘制速度,并且传统的光线投射体绘制算法绘制的图像有类似木纹的现象,视觉效果差。仅仅在保证绘制图像的视觉效果和传统的光线投射体绘制技术相近的前提下,一些研究者提出了提高光线投射体绘制的绘制速度的方法。因此,本论文以光线投射算法为基础对体绘制算法进行研究,使得本文的优化算法不但能够改善图像质量,而且能够提高绘制速度。本研究首先分析对比了传统的光线投射体绘制算法先分类和后分类技术绘制的图像结果,选用效果较好的传统光线投射体绘制算法的后分类算法作为参考算法；然后采用预积分分类方法和改进的插值方法实现一种高效的光线投射体绘制优化算法；最后,基于VTK搭建一个简单的磁共振图像三维显示系统。本论文的主要研究内容及成果如下：(1)选定体绘制参考算法：分别用先分类和后分类光线投射体绘制算法绘制真实的病人磁共振数据,对比分析两种分类方法绘制图像的视觉效果可得,后分类光线投射体绘制图像的视觉效果好,与现有的文献结果一致。因此,本论文中选用后分类光线投射体绘制算法作为参考算法。(2)体绘制优化算法：本论文采用预积分分类方法将分类的过程分为两步,消除采样频率对传递函数的依赖性,同时采用平行平面切割直线的特性改善插值方法。本研究中采用体绘制图像的均方误差MSE函数和绘制图像的峰值信噪比PSNR函数来评价参考算法和优化算法的图像质量,并对其结果利用双尾T检验分析。实验结果表明,本文的光线投射体绘制能产生视觉效果好的图像。同时,利用多次绘制图像的帧率平均数表明,本文采用的光线投射体绘制优化算法提高了体绘制速度。(3)磁共振三维图像显示系统：本论文搭建的磁共振三维图像显示系统主要包括以下四个部分：对DICOM、RAW等各种二维和三维的医学数据的读取；对医学数据进行滤波等简单预处理；实现医学体数据的光线投射体绘制和本文的体绘制优化等算法；对上述体绘制结果进行放缩、旋转等交互控制。