基于倾斜摄影的三维模型单体化方法研究

利用三角面片的可分割性质,解决倾斜摄影数据的三维模型可分离单体化问题。该方法首先绘制切割多边形,确定单体化模型边界,然后使用包围盒方法进行求交检测,获得需要切割的三角面片。之后计算求交检测所得三角面片与切割多边形的交点,然后详细分析切割多边形与三角面片相交时的不同相交情形,并针对不同的相交情形采用不同的切割方法。最后,对相交区域三角面片进行裁切并重构,再纹理重构并实现多细节分层后得到分离的单体化模型。实验结果表明,该方法可有效实现倾斜摄影三维模型的分离单体化。     

一种基于轮廓线的三维表面模型的快速切割算法

在科学计算可视化的领域中,医学图象数据的三维重构和手术模拟是一个研究热点。该文设计并实现了一个基于轮廓线的三维表面模型的快速切割算法,称为“双面切割算法”。该算法充分利用了原始数据的几何及拓扑信息,将三维表面模型的切割操作转化到二维空间中,从而避免了一般三维物体切割算法中三角面片直接求交的大量运算。双面切割算法在进行切割运算时,同时得到切割后的模型及它们的交集模型,并维持了物体数据结构的完整性。     

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。     

针对颅面点云数据的Deluney三角网构建方法

针对颅骨和面皮点云数据,提出一种新的Deluney-三角网构建算法。该算法将点云数据分为两层,将上下两层轮廓线点列合理连接以生成三角面片集合,给出了面片个数及跨距应满足的合理条件;在三角网格构建时,考虑到颅面点云数据对应的不同曲率及孔洞等情形,分为四类（通常情况、孔洞、椎体链接、缝合）,分别进行处理,利用最小对角线方法进行三角化,实验表明该算法保持了比较精确的轮廓。     

三维约束Delaunay三角化的研究

概述了约束三角化的研究进展,着重分析了三维约束Ｄｅｌａｕｎａｙ三角化中存在的问题,提出并论证了边界边、边界面片在Ｄｅｌａｕｎａｙ三角化中存在的条件,讨论了存在性条件在实际工程中的应用范围,充实了三维约束Ｄｅｌａｕｎａｙ三角化的研究基础,为三维Ｄｅｌａｕｎａｙ三角化算法的设计提供了理论依据。     

基于三角块的曲面纹理合成

根据曲面网格上的切向矢量场,采用广度优先搜索策略从样本纹理空间中为每个三角面片映射纹理面片,直至完全覆盖整个网格．在搜索和映射过程中,首先使网格上相邻三角面片的纹理有最小的匹配误差;然后对相邻的三角面片纹理使用图的分割方法拼接纹理,得到曲面上连续的合成纹理;最后压缩存储合成的三角面片纹理．该算法适用于多种类型的样本纹理和任意的三角化曲面．     

基于轮廓线的三维网格曲面绘制

在融合了交互式轮廓绘制与网格造型技术的基础上,提出了一种快速三维网格曲面建模方法.根据绘制轮廓线的特征点分布,进行约束化三角网格剖分,提取二维轮廓线的骨架;选取骨架点和采样点投影到三维空间椭球曲面,并引入二面角原则,优化了空间离散数据点的三角化算法;最后缝合骨架点,获得三维网格曲面表示.实验结果表明了该算法的直观性、高效性.     

STL面片邻接拓扑关系重构及其应用

STL文件描述的是一种离散的实体表面三角面片模型,在实际处理中一般需要重新构造其邻接拓扑关系(包括面片的邻接面、顶点的邻接面、邻接顶点等关系）。而剔除STL面片数据中的冗余顶点是重构的关键,该算法已经成功应用于三维真实感注塑模流动模拟软件的3D图形处理。     

基于地层轮廓的三维重构的设计和实现

在进行海底地质地层调查勘探时,通常根据测量仪器采集的数据生成地层断面轮廓线,按照这些连续的轮廓线的分布特征及其灰底不同来粗略地分辨地层的性质.然而这些单一的剖面轮廓还不足以直观地反映该地域整体地层的三维形状分布信息.根据地质地层分布的特性,通过对相邻断层轮廓线点集的匹配和三角剖分算法来进行地层分布的三维重构,并利用基于三角域的Bernstein-Bezier曲面构造三次光滑曲面,从而模拟三维的地层分布效果图.     

基于分层切片原理的三维雕刻算法

分析了多种基于STL模型的快速分层算法。在综合多种算法优点的基础上,首先提出了对三角面片的顶点按其切片方向进行从小到大排序,以快速滤除冗余顶点;并在此基础上建立三角面片的顶点链表及面向量,以实现STL模型的拓扑信息重构;最后基于所重构的拓扑信息,结合几何连续性分层算法实现高效的自适应分层算法。并通过C+〖KG-*3〗+实现了这一算法,证明了快速成型技术的分层制造思想可应用于三维雕刻的CAD/CAM,在技术上是可行的。     

三维虚拟物体表面重建的研究

在激光扫描共焦显微三维成像，CT成像，MRI成像，以及在图象处理和识别中，三维物体的显示是必不可少的，目前，最流行的显示方式是虚拟物体的三维重建，通常虚拟物体三维重中以采用体素级重建，可也以采用切片极重建，由于切片级重建仍需要解决物体轮廓对应，分叉曲面，轮廓拼接等关键性问题，为此，提出了一些新的方法，在这些方法中，轮廓的对应采用OR运算和AND运算来确定，如果两个轮廓的OR和ND运算结果满足预先设置的准则，则这两个轮廓相对应；分叉曲面采用数字形态学方法来分解，其由形态学方法生成的边界就是分叉曲面的分割线，轮廓拼拦则是将对应轮廓经多边形简化后，由三角形接拼法来构成表面，且三角形是根据最小轮廓跨接边准则来构建的，通过对这些方法进行的实验结果表明，理论与实际完全相符，这些方法的优点是编程简单，运算速度快。     

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。     

一种基于轮廓形状的胸部医学图像插值方法

层间插值是三维重建的一个重要步骤,一般分为灰度插值和基于形状的插值两种。该文针对胸部医学图像的特点,给出一种基于轮廓形状的插值方法。实验结果表明,此算法得到的插值结果突出了体表和肺部的轮廓,很好地解决了直接线性灰度插值造成的轮廓严重模糊的现象,结果令人满意。     

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。     

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.     

Interactive 3D medical image segmentation with energy-minimizing implicit functions

We present an interactive segmentation method for 3D medical images that reconstructs the surface of an object using energy-minimizing, smooth, implicit functions. This reconstruction problem is called variational interpolation. For an intuitive segmentation of medical images, variational interpolation can be based on a set of user-drawn, planar contours that can be arbitrarily oriented in 3D space. This also allows an easy integration of the algorithm into the common manual segmentation workflow, where objects are segmented by drawing contours around them on each slice of a 3D image.Because variational interpolation is computationally expensive, we show how to speed up the algorithm to achieve almost real-time calculation times while preserving the overall segmentation quality. Moreover, we show how to improve the robustness of the algorithm by transforming it from an interpolation to an approximation problem and we discuss a local interpolation scheme.A first evaluation of our algorithm by two experienced radiology technicians on 15 liver metastases and 1 liver has shown that the segmentation times can be reduced by a factor of about 2 compared to a slice-wise manual segmentation and only about one fourth of the contours are necessary compared to the number of contours necessary for a manual segmentation.     

基于凸包算法的三维表面重建中边缘轮廓提取

在三维表面重建过程中，边缘轮廓的提取起着关键的作用。为了对头部CT图片中的颅骨边缘进行有效地提取，提出利用平面凸包进行边缘轮廓提取的方法。利用该方法提取出头部CT图像中的颅骨边缘，并将其作为三维表面重建中的轮廓输人，取得了良好的效果。同时，将通过该方法得到的颅骨边缘应用于基于颅骨的三维面貌复原技术研究中，为面貌复原技术的发展提供了新的思路。     

一种用于表面重建的外边界轮廓线提取算法

医学图像处理中边界轮廓线的提取是科学计算可视化技术中的一个研究热点,足计算机图形学和图像处理技术在生物医学工程中的重要应用.在医学图像的三维重建、模式识别等的应用中,常常需要保留感兴趣的物体区域,从而必须用外边界作为轮廓线.在分析Log算了作用原理的基础上,提出片实现了一种新的按光栅顺序扫描取点然后进行边界跟踪的轮廓线提取算法,最后按照最短对角线法进行轮廓连接.实验证明,算法可以有效地消除噪声,获得更加精确的象素级边界轮廓,重建效果较为满意.