近年来,随着大数据处理和图形图像技术的应用的不断深入,三维数据可视化发展迅速,并成为了当前研究的热点,被广泛应用于气象、医学、地质、大数据分析等领域,三维数据可视化中最典型的技术有体绘制技术和面绘制技术,其中体绘制能够不用构建基本图元,直接将三维空间物体显示在二维的计算机屏幕上,显示物体的每个细节,因而效果良好,越来越多地受到研究者的重视。体绘制方法需要使用规则化的网格数据,但是原始数据往往是不规则的,无法直接进行体绘制渲染。为此论文研究了三维数据体插值算法,实现了反距离加权和多层B样条两种数据体插值算法,其中多层B样条插值算法以三次B样条作为基函数,通过分块和局部求解逼近原始数据,不仅具有很高的插值效率而且能够保证插值结果具有二阶连续性,因而插值结果更加连续光滑,能够有效解决海量原始数据的插值和规则化。光线投射算法是一种经典的体绘制算法,它具有计算效率相对较高,易于实现的特点,在实际中被广泛应用。然而相对于实时光栅图形渲染方法,光线投射算法的计算工作量仍然偏大,对于海量数据难以实现实时渲染。针对这一问题论文研究了基于GPU的直接体绘制技术,在使用直接体绘制技术去计算屏幕的每个像素点颜色时,利用GPU的计算功能和并行处理功能完成体绘制过程中繁琐而重复的计算和操作,很好的解决了不能实时绘制的问题。但是在使用基于GPU的直接体绘制技术绘制OpenGL基本图元与体绘制数据体同屏显示时会因深度问题产生相互遮挡的现象。论文提出了基于GPU的混合体绘制算法来解决这个问题,其基本思路是在对OpenGL基本图元与数据体图形进行混合体绘制过程中使用OpenGL技术对基本图元进行两次绘制,第一次绘制是将OpenGL基本图元的深度和颜色信息绘制到帧缓存中;第二次绘制是根据帧缓存中的深度和颜色信息绘制将OpenGL基本图元与三维数据体图形同时绘制,将OpenGL基本图元与体绘制数据体进行正确的融合,基于GPU的混合体绘制技术实现了体绘制与面绘制的有机结合,为体绘制技术应用于三维交互和解释建模打下基础。