体绘制技术是一种基于光学发射和吸收模型的科学可视化技术，近些年经历了快速发展，并且得到了广泛的应用。光线投射算法是目前绘制质量最高的体绘制算法，但光线投射计算复杂，影响回执速度，基于CPU计算会影响实时交互。本文在GPU高浮点运算能力以及硬件计算并行化的基础上，实现了基于GPU的光线投射算法。另外，本文对传统的光照模型进行了改进，利用Blinn-Phong模型半角公式对光照计算进行了加速计算。随着人们对体数据场中不同目标的区分显示的需要逐渐增加，传递函数的设计是体绘制技术中的热点也是难点之一。传递函数作为体绘制的核心内容，建立了体数据属性到光学属性之间的映射关系。此外，人们在对三维数据体绘制时更多地关注边界曲面的显示。但由于三维数据场中某些结构相连，边界信息在二维特征空间上无法区分显示。本文基于Marching-cube边界曲面零交叉点提取算法对二维特征空间进行重构，从而能够辅助交互者直观选取出边界曲面。其次，在此算法基础上利用视觉模型改善对边界曲面的提取，结合空域信息进行对数据分类来优化传递函数的设计。实验证明，这两种算法对没有先验知识的操作者在特征空间中选取感兴趣目标有指导作用。三维数据场的特征相似结构的边界曲面可分为空间上结构相邻和不相连邻两大类。空间相邻边界曲面由于PVE效果会导致难以对边界曲面的点分类。本文提出了一种基于连通域分析和腐蚀方法去除相邻的边界曲面。并对其结构进行分类和绘制。实验说明，基于以上理论可以对空间中相连的属性相同结构能完成较好的区分绘制。