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。     

基于GPU的三维地震数据场体绘制方法

体绘制技术是计算可视化研究和应用热点之一。在对三维数据体进行形式化定义基础上,讨论光线投射算法中数据体划分,重采样计算以及图像合成的原理和方法。利用着色器进行重采样和图像合成运算,实现体绘制的GPU加速。将GPU加速的光线投射体绘制方法应用于地震数据解释,分别实现地震数据的灰度和伪彩色样式可视化,并通过转换函数,凸显出地震数据场的层位特征,克服了地震数据剖面、切片以及三维面绘制图像的局限性。     

基于纹理的三维超声实时体绘制

三维纹理的体绘制算法由于其利用显卡加速渲染、硬件实现三线性插值和不丢失图像的纹理特性3大优点，尤其适合医学超声数据的实时三维可视化。显示大量多边形切片（slice polygon）是当前影响三维纹理体绘制渲染实时性的重要因素。为了克服常用的参数化算法在快速生成大量多边形切片时性能不佳的缺点，提出了的空间活动边表的方法，充分利用各个多边形切片之间的空间相关性实现增量计算，明显提高了计算速度。     

基于VTK的医学图像三维重建的研究与实现

医学图像的三维显示为医生提供了直观、全面、准确的病人病情信息,是当今医学影像领域研究的热点之一。VTK是开源的可视化工具包,在国际上得到广泛应用,具有优秀的架构和运行机制。通过对DICOM医学图像的研究,应用VTK技术,研究了医学图像横断面、冠状面、矢状面显示以及三维重建的方法,该方法对医学图像三维体绘制数据的研究具有一定的实用价值。     

三维CT数据任意切片的交互式获取技术

基于VTK开发包提出了一种交互式获取三维CT数据任意切片的方法。首先由CT图像序列构造出三维体数据,并实现了体数据切片的显示,然后利用VTK的交互功能实现体数据任意切片信息的获取和显示。结果表明该方法有助于医生从不同截面对同一组织进行观察和诊治。     

基于VTK的医学三维图像模型构建与切割

虚拟外科手术是医学领域的一个重要研究方向。基于面绘制和体绘制两种可视化算法实现医学图像的三维模型重建,针对不同重建模型分别实现虚拟任意切割：面切割和体切割,并讨论了虚拟切割的交互操作实现方法。用VTK(Visualization Toolkit)初步实现了模拟手术系统中的虚拟切割脊柱体功能。     

医学图像切片二次交互式提取的研究与实现

为解决大多数影像设备只能沿桌一固定方向获取图像序列的问题,分析了医学图像数据的特点,提出了一种医学图像切片二次交互式提取的方法.根据切片实时交互性提取要求高的特点,结合医学图像三维数据场的建立,设计冠状面,矢状面和横状面切片的相互提取;并在此基础上给出了切片沿所需路径交互式提取的基本流程与具体方法.最后利用Visual C++开发工具,结合可视化工具包VTK(visualization toolkit)编程表明了实现该方法的可行性.     

基于面绘制技术的医学影像立体显示

医学影像立体显示技术利用二维医学图像序列重建出三维模型,为医生提供了直观、全面、准确的病灶和正常组织信息,给临床诊断和治疗带来了巨大进步,是当今医学领域研究的热点。三维重建有体绘制和面绘制两种方法,本文主要介绍了面绘制方法的原理和实现,选择基于体素的表面重建方法,利用国际上广泛应用的可视化工具包VTK提供的MC算法实现面绘制,并对轴、冠、矢三个方向的任意切面进行显示。     

基于人脑部体数据的任意切面研究

本文结合表面绘制方法和体绘制方法,采用以三维矩阵数值运算与逻辑运算为基础的体数据面绘制算法,实现了医学断层图像序列的三维重建及任意切面显示.通过对子矩阵分解的分析,解决实时性要求与存储空间和运行时间的矛盾.实验结果表明,该算法既克服了表明绘制不能体现内部数据的缺点,又从一定程度上解决了体绘制的速度问题,可以从任意角度和位置来观察剖面的形状、大小、灰度分布等各种病理特征.     

基于DICOM医学图像的虚拟切片提取技术研究与实现

针对现有大多数医学影像设备只能按某一个指定方向获取医学图像的问题, 同时为避免三维重建后切割方法中占用资源大、耗时、不易交互等缺点, 通过建立三维数据场来获得DICOM医学图像的实时虚拟切片。结合VTK工具包, 建立一个三维数据场, 对DICOM医学图像进行实时切片, 并将结果保存为TIFF格式文件。三维数据场的建立使得切片时运算速度快、交互流畅。切片图像的保存功能为医生日后观察或者会诊提供了方便。这种虚拟切片的方法可以弥补大多数医学影像设备只能获得一个方向二维切片的不足, 其速度比现在主流的三维重建后的切割方法更快, 节约了医生的诊断时间, 符合医学诊断要求。     

用图象空间为序的体绘制技术显示三维数据场

本文首先简要介绍了应用体绘制技术显示三维空间数据场的基本原理，接着，提出并实现了经过改进的图象空间为序的体绘制算法，该算法以重构三维空间数据场代替了原有的重构光亮度场的方法，从而提高了图象质量并节约了存储空间。最后，介绍了用图象空间为序的体会 制显示多等值面的算法及其华，讨论了提高该算法效途径。     

3D打印模型切片及路径规划研究综述

3D打印包括建模、分层切片、路径规划及打印等过程。对3D打印中三维模型数据处理技术核心--切片和路径规划进行综述。介绍3D打印切片软件中针对单材料不同格式的模型切片处理方法,阐明了3D打印中的不同工艺参数影响下的切片算法,包括各类分层切片算法和扫描填充算法,说明每种算法的优缺点,并对现有的单相均质模型切片算法进行对比分析与评价,总结模型切片处理算法的不足,提出改进方向以及未来研究多材料3D打印模型数据处理的切入点。     

Static‐volumetric display using rotational‐slicing approach for rendering 3‐D images

Abstract— This work is related to static volumetric crystals which scintillate light when two laser beams are intersected within the crystal. The geometry in this crystal is optimized for linear slices. Most volumetric displays are based on rotational surfaces, which generate the images, while the projected images are sliced in a rotational sweep mode. To date, the majority of 3‐D graphic engines based on static‐volume displays have not been fully developed. To use an advanced 3‐D graphic engine designed for a swept‐volume display (SVD) with a static‐volume display, the display must emulate the operation of a SVD based on a rotational‐slicing approach. The CSpace® 3‐D display has the capability to render 3‐D images using the rotational‐slicing approach. This paper presents the development of a rotational‐slicing approach designed to emulate the operation of a SVD within the image volume of a static‐volume display. The display software has been modified to divide the 3‐D image into 46 slices, each passing through the image center and rotated at a fixed angle from the previous slice. Reconstructed 3‐D images were demonstrated using a rotational‐slicing approach. Suggestions are provided for future implementations that could aid in the elimination of elongations and distortions, which occur within specified slices.     

在Matlab环境下实现体绘制法的生物切片图象的三维重建

在生物学领域、如何将生物切片图象进行三维重建并显示,日益受到人们所重视。体绘制法能够避免重建过程所造成的伪象痕迹,缩短了在体数据中寻找、计算物体表面的时间和不丢失细节,更加准确地反映出体数据所包含的形状结构。Matlab提供了各种矩阵运算、操作和图象显现工具,文章利用Matlab工具箱有用体绘制法进行生物切片图象的三维重建,试验结果理想。     

基于SOM-PNN分类器的体数据概率分类及绘制

概率分类是三维医学体数据绘制必不可少的预处理环节。本文提出的ＳＯＭ－ＰＮＮ分类器，以贝叶斯置信度为基础，给出概率分类结果，并用于三维体制制，得到了良好的图像质量和较高的分类效率。     

基于空间数据插值算法的空间散乱数据体绘制实现

体绘制技术是一种能够真实地反映空间数据场内部信息的可视化技术。在体绘制研究领域中,非规则的空间散乱数据体绘制目前仍然是一个研究热点。文中采用空间数据插值算法对散乱的原始数据进行网格化插值,然后使用光投影体绘制算法对规则网格数据进行体绘制。最后,通过新方法实现了某油藏区地下流体压力和孔隙度分布结构的体绘制。     

Parallel Shear-Warp Factorization Volume Rendering Using Efficient 1-D and 2-D Partitioning Schemes for Distributed Memory Multicomputers

3-D data visualization is very useful for medical imaging and computational fluid dynamics. Volume rendering can be used to exhibit the shape and volumetric properties of 3-D objects. However, volume rendering requires a considerable amount of time to process the large volume of data. To deliver the necessary rendering rates, parallel hardware architectures such as distributed memory multicomputers offer viable solutions. The challenge is to design efficient parallel algorithms that utilize the hardware parallelism effectively. In this paper, we present two efficient parallel volume rendering algorithms, the 1D-partition and 2D-partition methods, based on the shear-warp factorization for distributed memory multicomputers. The 1D-partition method has a performance bound on the size of the volume data. If the number of processors is less than a threshold, the 1D-partition method can deliver a good rendering rate. If the number of processors is over a threshold, the 2D-partition method can be used. To evaluate the performance of these two algorithms, we implemented the proposed methods along with the slice data partitioning, volume data partitioning, and sheared volume data partitioning methods on an IBM SP2 parallel machine. Six volume data sets were used as the test samples. The experimental results show that the proposed methods outperform other compatible algorithms for all test samples. When the number of processors is over a threshold, the experimental results also demonstrate that the 2D-partition method is better than the 1D-partition method.     

新颖的网格模型压缩算法——网格切片

针对三维(3D)网格模型的存储与网络传输问题,提出一种新颖的三维模型压缩算法。该算法基于对网格模型的切片处理,主要由以下三个步骤组成:切片顶点的计算、切片边界的均匀采样以及对切片所得图像的编码。对于一个给定的三维模型,首先,计算模型的包围盒;然后,沿包围盒长度最长的方向进行切片;同时计算切片与网格模型表面每条边的交点,构成一个多边形,这个多边形即为切片的边界;其次,对切片边界进行均匀的重采样,使每层切片具有相同的顶点数;最后,把每层的顶点坐标转化为极坐标形式,这样,所有层顶点的ρ-坐标以及θ-坐标能分别构成一张图像,原始的三维模型即能由这两张图像表示。这种表示方法具有以下两个明显的优势:第一,降低了数据的维度,有效减少了数据量;第二,具有极大的数据相关性,进一步减少了数据的熵。基于这两个优势,该算法对图像数据进行差值编码以及算术编码,最后得到压缩后的文件。与增量参数细化(IPR)方法相比,在解码模型同等质量的前提下,所提算法的编码效率提高了23%。实验结果表明,所提算法在模型存储和传输应用中能取得很好的压缩效率,有效减少了数据量。