"中国针炙虚拟穴位人"的三维表面重建

本文在对医学图像三维重建的研究现状和已有的重建方法进行分析的基础上．从“中国针炙虚拟穴位人”所得图片的实际情况出发，利用传统的切片级重建方法，重构出三维物体的表面。由于切片级重建仍需要解决轮廓对应、分叉曲面、轮廓拼接等关键性问题，为此，采用了一些比较适合于该问题的方法：轮廓的对应采用重叠的方法；分叉曲面采用数学形态学方法来求解，由数学形态学生成的边界就是分叉曲面的分割线，并将生成的中间层轮廓不再插入两层之闻，而且融入其中一对应层中；轮廓拼接则是将对应轮廓经多边形简化后，由三角形拼接来构成表面，且三角形是根据最短对角线法准剧来构建的。最后，对重建后的物体进行简单的三维切割显示。这些方法的特点总的来说是编程简单、运算速度快。     

“中国针炙虚拟穴位人”的三维表面重建

本文在对医学图像三维重建的研究现状和已有的重建方法进行分析的基础上,从“中国针炙虚拟穴位人”所得图片的实际情况出发,利用传统的切片级重建方法,重构出三维物体的表面。由于切片级重建仍需要解决轮廓对应、分叉曲面、轮廓拼接等关键性问题,为此,采用了一些比较适合于该问题的方法:轮廓的对应采用重叠的方法;分叉曲面采用数学形态学方法来求解,由数学形态学生成的边界就是分叉曲面的分割线,并将生成的中间层轮廓不再插入两层之间,而且融入其中一对应层中;轮廓拼接则是将对应轮廓经多边形简化后,由三角形拼接来构成表面,且三角形是根据最短对角线法准则来构建的。最后,对重建后的物体进行简单的三维切割显示。这些方法的特点总的来说是编程简单、运算速度快。     

基于CV／CAD的三维物体几何建模

在虚拟现实等技术领域中,都涉及到由现实世界中的实际景物建立对应的计算机描述的虚拟景物的问题,为此提出了利用计算机视觉与CAD几何建模技术相结合的三维珠体建模途径,首先通过编码光栅方法获取三维物体的深度图象,并采用数学形态学的方法加以分割,然后利用代数曲面拟合手段对分割后的三维曲面片进行重建,并使用CAD几何建模工具由重建的曲面片构成物体的几何模型,该文给出了初步的实验结果,证明所提出的技术途径基本可行。     

基于退化多边形求交的多面体虚拟壳模型重构

三维模型的重建和表示是计算机图形和计算机视觉中一个重要的领域,其广泛应用于自动识别,工业自动化设计以及虚拟场景的重建。文中实现一个从照片序列重建三维物体多面体模型的系统,使用由轮廓恢复形体(SFS),通过经由轮廓光锥相交得到包围物体的虚拟壳。在系统中采用的共极线几何和增量运算把所有的三维的相交计算投射到二维平面的退化多边形求交来降低相交计算的复杂度。与传统多面体虚拟壳重构相比,算法有以下几点改进:在图像平面以退化多边形组织投影锥体和物体轮廓的交集,把任意锥面与物体轮廓的交集归一到一个退化多边形;基于退化多边形的二维平面上多边形快速相交算法。通过这些改进可以减少虚拟壳的生成时间并有助于实时绘制的实现。     

一种由轮廓线重建物体表面的方法

针对基于轮廓线拼接重建物体表面所出现的轮廓对应和分叉问题,提出了一种通过体数据转换由轮廓线实现重建物体表面的方法。在分析体数据构造中出现逼近精度问题的前提下,通过提高轮廓线上点的密度,生成精确度较高的体数据。该方法通过对相邻层轮廓线区域的集合运算,只对处于集合运算解中的像素点进行距离函数值的计算。采用MC（Marching Cubes）算法生成等值面,完成物体的表面重建。实验结果表明,该方法能顺利解决基于轮廓线拼接重建物体表面中出现的轮廓对应问题和分叉问题,既提高重建表面精确度,又加快整个表面的重建速度,是一种可行的方法。     

基于三维数据场可视化方法的虚拟MEMS加工工艺的研究

虚拟加工工艺是利用计算机产生三维图形的动态生长来模拟实际的加工过程,而如何生成真实自然的三维图形就成了关键所在。本文提出了一种基于三维数据场可视化来实现虚拟加工的方法。该方法类似于医学数据三维重建, 由一序列的分层切片的二维图像重构三维形体。首先根据给出的虚拟加工工艺数据对原始二维版图进行相应的数学形态学变换生成一系列所需的二维切片图像,然后利用这些二维切片图像对体数据场进行初始化,最后采用Marching Cubes方法从体数据场中构造出等值面。本文主要阐述了如何根据工艺参数对原始版图进行数学形态学变换以及如何构造体数据场进行等值面的绘制。     

物体多视角三维图象对齐复位的一种新方法

为了高质量准确地对物体多视角三维图象进行快速对齐复位，提出了一种将多个视角三维自然曲面数据精确对齐复位于同一坐标系中的新型迭代方法，该方法根据三维自然曲面的共同特性，并采用不同视角中对应曲面部分的若干单元面法向量误差最小及其对应顶点距离最小的迭代准则来进行对齐复位，同时还详细地叙述了迭代算法的过程，并讨论了提高算法速度与降低累积误差的方法，实例表明，该算法在无需约束三维数据采集过程和不额外增加三维数据采集设备及操作的情况下，不仅速度快，而且由复位后的各视角三维曲面形成的整体表面效果自然逼真。     

基于镜面成像技术的三维立体视觉测量与重构综述

利用镜面成像技术获取被测物体或场景的三维信息得到研究者越来越多的关注。光线与平面镜或曲面镜交互时产生镜面成像。平面镜的反射属性可以改善视觉效果,基于光路射线展开过程可应用于不同的平面镜成像系统,采用光路展开替代镜面交互应用于三维场景,得到虚拟三维空间,平面镜成像使得复杂的射线交互可以用一种虚拟的方式可视化,且坐标系统的变化容易跟踪。曲面镜成像通常不具有透视投影属性,根据曲面的曲率来改变空间显示。曲面镜常常导致折反射,故针对不同的三维立体视觉测量及重构需设计相应的几何恢复算法。从计算机图形学和计算机视觉的角度,分析了镜面成像的基本原理,对近年来较典型的基于镜面成像技术的三维测量与重构方法及最新研究进展进行综述。     

基于Voxel编码的曲面重建

一个完整的基于轮廓的曲面重建方法必须建立轮廓对应、解决分支和三角面片的构建.然而大多数已有的曲面重建算法只能解决问题的某些方面,从而导致这些算法不能有效地运用到复杂曲面重建,比如用磁共振获取的人大脑序列切片等盘旋且多分支凸包数据.提出了一个基于Voxel(像素)编码技术的曲面重建算法,该算法能以一种完全自动的方式处理带有空洞的复杂多分支曲面.首先将两相邻断层轮廓投影到定位于中间的一个辅助平面上,求得其差区域,然后根据差区域的不同情形进行分组.对每组轮廓,从对应的差邻域中提取骨架,并用骨架来度量两轮廓的不相似量,对不相似的进行剪支分解,从而使不相似的、复杂的轮廓转换为简单且相似的骨架轮廓对,最后完成三角片构建.重建曲面由二维流体三角面片组成,且仅经过切片上的输入廓线.算法已用手工数据和复杂人脑皮层的磁共振数据进行了仿真测试,检验了算法的有效性.     

一种三维表面重构中的轮廓集拼合新方法

针对切片级三维表面重构中的难点，提出了一种拼合轮廓集的新方法：通过对待拼合的轮廓集首尾轮廓进行平面三角剖分方向的判别，将空间轮廓集拼合的三维问题转化为平面多连通域三角剖分的二维问题，并改进了现有的平面多连通域三角剖分算法，巧妙地解决了切片级重构中的轮廓分支对应问题。实验表明，谊方法能准确完成复杂轮廓集的表面拼合，具有良好的适应性。     

医学图像三维表面重建分叉曲面的数学形态学研究

In the medical 3D Reconstruction, 3D object surface is reconstructed, by making use of the traditional slice-based reconstruction method. Due to the still existing problems, such as contour pairing, diverging surface,contour pair patching, etc. In this paper, the new methods are proposed for the problem solving. The contour pairing is carried out with overlapping. The diverging curved surface is decomposed with mathematical morphology. The boundaries generated by the morphologic operation are that of the diverging surfaces. The middle layer generated bythe lower layer and the upper layer is not to insert into the two layers but only to join in one of the two layer. The contour mosaic is patched with triangles to form the surface after the polygons are simplitied. The triangles areconstructed under the criterion of the shortest diagonal.     

医学断层图像三维重建的辅助轮廓线法

在原有的轮廓线基础上生成与之相似的辅助轮廓线．然后把各轮廓线三角化形成一层层的三角面片,最后按一定的规则把各层三角面片从外到内直接连接形成四面体,从而完成三维重构．文中算法尤其适合基于断层轮廓线的医学图象三维重构,与已有的三维重构法（如MC．MT,Delaunay四面体化）相比,具有算法简单、思路自然、易于实现的特点．     

单幅人体切片图像的多轮廓二维重构算法研究与实现

基于切片图像数据的轮廓曲线二维重构是轮廓表面三维重构的基础。单幅切片图像可能存在有单轮廓或多轮廓。本文对中国虚拟人切片图像进行分析,针对单幅切片图像里的多轮廓线情况,研究提出了多轮廓提取算法和拟合曲线建模算法。经编程实验,成功实现了单幅图像里的多轮廓二维重构。     

一种辅助轮廓线的断层医学图像三维重建算法

针对轮廓线重建过程中的轮廓分叉问题,提出了一种改进的多轮廓线三维重建算法,通过构造辅助轮廓线将多轮廓线的连接转换为单轮廓线的连接,改进了利用多轮廓线进行三维重建的不足,利用可接受表面实现特征点的三角化,并根据曲率的变化拟合重建过程中的不光滑表面,进而实现断层医学图像的三维重建。实验结果证明,运用本算法在保证重建物体正确的同时,缩短了体数据的构造时间,加快了整个表面的重建速度。     

基于锥束CT的两类三维表面重构方法比较研究*

目前锥束CT的三维重构主要采用面绘制,其方法有两类,即体素级重构和切片级重构。在对比两类方法的基础上,提出了一种新的二维切片轮廓重构与三维表面重构相结合的切片级重构方法,然后以标准MC算法和该算法分别对两个实例进行重构并比较。结果表明,该算法更适合工业产品的三维表面重构。     

多轮廓线的三维形体重构技术研究与实现

实际应用中,三维重构经常面对的不是直接的体数据信息,而是一序列的二维轮廓线数据,因此基于轮廓线的三维重构研究有着极其重要的实用价值。在多轮廓线的三维形体重构中,轮廓对应、轮廓拼接、分叉处理和末端轮廓线的封闭处理等是其关键技术。提出了三维重构中每一个实现步骤具体的解决方案。针对轮廓线绕向问题提出了夹角和检测法,有效避免了轮廓多边形的绕向误判;对轮廓线一对多分叉问题提出了按周长比率解决问题的思路;在末端轮廓线的三角剖分算法中提出了最大张角三角形方法,减少了三角剖分的计算量,达到了在各种形态轮廓线条件下能够实现正确的拼接。实现结果表明,轮廓线拼接过程中每个步骤的解决方法是正确有效的,相较于其他实现方法通用性更强。     

基于等高线的三维真实感地形系统设计

基于等高线的三维真实感地形系统,首先把等高线地形图扫描进计算机,然后利用ERSI公司的GIS软件Arc/Info跟踪等高线生成矢量化的等高线数据,并根据得到的数据建立三维规则数据场生成三维地形模型。最后利用VC++6.0编程工具和OpenGL编程接口生成具有真实感的三维地形。实践证明该方法简单、实用。     

基于二维轮廓序列的膝关节三维重建

提出了一个基于二维轮廓序列的四面体网格生成方法,用于医学图像三维几何模型重构.该方法首先对各选定的断层图像提取目标轮廓并做分支匹配等处理,然后生成各轮廓内部平面域的三角网格,最后在相邻断层之间根据三角网格连接四面体单元.该方法被应用于人体膝关节虚拟手术系统的三维几何建模,得到的膝部股骨模型包含494个节点和2 046个四面体单元,膝部脂肪模型包含2 854个节点和14011个四面体单元,这些模型被成功地应用于膝关节手术仿真,从而证明了该三维模型重建方法的可行性和有效性.     

A reliable surface reconstruction system in biomedicine

For common biomedical imaging facilities, such as CT, MRI, and confocal microscopy, the acquired scans are sequential parallel sections. The object of interest in each section image can be extracted by segmentation procedure to form serial parallel planar contours. How to reconstruct a trustworthy surface from these contours is a crucial issue in biomedical 3D visualization. In this paper, we propose an automatic, fast, and reliable surface reconstruction system. An improved correspondence-determining algorithm is proposed in the system to provide more reasonable contour-correspondences than the existing algorithms. It can handle more general input data, and does not produce wrong reconstruction results. A hybrid tiling algorithm is presented to tile the corresponding contours without the requirement of a contour-matching procedure. It can also handle the branching problem without any modification. For degenerate cases and branches, intermediate contours are introduced by means of contour interpolation to enhance the reconstruction results. The surface area and volume are also calculated to facilitate the practical applications.