一个利用法矢的散乱点三角剖分算法

曲面上散乱点的三角剖分在曲面重建中发挥着重要作用,借助于曲面上的法矢信息和三维Delaunay三角剖分算法,该文给出了一种新的散乱点三角剖分算法,输入一组散乱点以及所在曲面S在这些散乱点处的一致定向的法矢信息,该算法将产生一张插值散乱点的三角网格曲面M,并且曲面M可以近似地看成是曲面S的三角剖分,算法的主要步骤分为两步：首先通过曲面S的一致定向的法矢信息,在曲面S的同一侧添加辅助点,利用这些辅助点来剔除Delaunay三角剖分中产生的不需要的三角片;然后将剩余的三角片连接成一张完整的网格曲面,与基于中轴的三角剖分算法相比,该文算法需要更少和更简单的计算,与局部三角剖分算法相比,该文算法可以更有效地避免重建后的曲面产生自交,该文的算法可用于任意拓扑的光滑曲面重建。     

一种基于三维Delaunay三角化的曲面重建算法

提出一种基于三维Delaunay三角化的区域增长式曲面重建方法。该方法以空间点云的Delaunay三角化为基础,结合局部区域增长的曲面构造,较以往方法具有人为参与更少、适用范围更广的优点。算法采用增量式插入点的方式构建空间Delaunay划分,采用广度优先算法,以外接圆最小为准则从Delaunay三角化得到的四面体中抽取出合适的三角片构成曲面。该算法的设计无须计算原始点集的法矢,且孔洞系数对重建的结果影响很小,重建出的三角网格面更符合原始曲面的几何特征。无论待建曲面是否是封闭曲面,本算法均可获得较好的重建效果。     

基于医学图像序列轮廓线重建三维表面的改进算法

基于医学图像重建三维表面是医学图像可视化的主要手段之一。传统的方法直接采用由序列轮廓线生成的三角片来拟合曲面,重建的效果和表达的信息均有限。该文提出一种基于三角Bernstein-Bezier曲面拟合和纹理映射的改进算法,即在对生成的单个三角片进行三角Bernstein-Bezier曲面拟合的基础上,通过对三角片三顶点法矢的二次插值来重新计算三角Bernstein-Bezier曲面的法矢,使拟合曲面的显示效果整体连续且光滑;同时通过对重建后的表面模型施以平面剖切,并给剖切后模型的断面和截面贴上纹理来增加图像信息。该算法已运用于伽玛刀治疗计划系统中,重建效果较传统算法取得了较大的改善。     

一种散乱点云空间直接剖分算法

散乱点云的三角剖分在曲面重建中发挥着重要作用。在对三角剖分基本方法深入分析的基础上对此类点云提出了一种高效的重构算法。本算法将基于动态球策略的搜索算法引入到曲面重建中,源于增量式计算的思想,结合约束准则和设计的顶点度量函数,从基础三角面片开始扩展到覆盖整个物体表面。分析及实验结果表明,该算法能有效地对点云数据进行三角网格化,同时剖分后的三角网格曲面最大限度地保持了原有曲面的特性,证明了提出的基于动态球的曲面重构算法应用于散乱点云曲面重构问题的可行性。     

结构光视觉三维点云逐层三角网格化算法

针对结构光视觉恢复的大规模三维点云的可投影特点,提出一种基于投影网格的底边驱动逐层网格化曲面重建算法。该算法首先将点云投影到一个二维平面上;然后基于点云投影区域建立规则投影网格,并将投影点映射到规则二维投影网格上,建立二维网格点与三维点云间的映射关系;接着对投影网格进行底边驱动的逐层网格化,建立二维三角网格;最后根据二维投影点与三维点的对应关系及二维三角网格拓扑关系获得最终的三维网格曲面。实验结果表明,算法曲面重建速度快,可较好地保持曲面细节特征。     

结合Delaunay 三角面分离法与搜索球策略的三维曲面重建算法

基于曲面重建在计算机图形学、三维GIS、逆向工程等领域有重要应用,结合区 域生长法与Delaunay 三角剖分的优势,提出了一种新的散乱点云曲面重建算法。首先根据曲面 中轴性质提出了分离角定义并推导了相关结论,利用局部Delaunay 三角形分离角性质抽取大量 位于模型表面三角形,从而构建种子三角网增加初始区域的生长面积其次运用自适应搜索球法 加快邻域三角形搜索并识别曲面边界。对比传统的基于Delaunay 法和传统区域生长法,该方法 只需要一次三角剖分,无需极点与法向量计算,重建速度快,具有Delaunay 三角网格的优良结 构特性,孔洞数量少,重建出的三维模型几何信息与拓扑关系准确。实验表明,结合Delaunay 三角剖分与区域生长法重构有向的流形三角网格模型,能够提高三维模型的重建效果与速度, 有效地自动识别曲面边界。     

一种多张裁减曲面的快速三角化算法

针对多张裁减曲面的三角化问题,提出一种多张裁减曲面三角化边界的算法。该算法在进行多张裁减曲面的三角化时,采用点对应的方法离散曲面的公共边界,因而能有效地防止曲面相交处出现裂缝、孔洞和覆盖等现象,提高了多张裁减曲面三角化算法的正确性。同时采用了目前比较先进的基于局部优先的平面任意区域三角剖分算法,因而提高了三角化的效率。     

边界保持的隐式曲面三角化方法

隐式曲面三角化是隐式曲面绘制的常用算法.对于开区域上散乱点数据重建的隐式曲面,常用的隐式曲面三角化方法得到网格模型不能很好地保持散乱点数据的边界.针对该问题,提出了一种边界保持的隐式曲面三角化方法.根据散乱点数据的空间分布,控制等值面的抽取范围,实现了边界保持.实验结果表明,该算法能够产生和散乱点数据边界一致的三角网格.     

针对密集点云的快速曲面重建算法

为了能够快速地从高密度散乱点云生成三角形网格曲面,提出一种针对散乱点云的曲面重建算法.首先通过逐层外扩建立原始点云的近似网格曲面,然后对近似网格曲面进行二次剖分生成最终的精确曲面;为了能够处理噪声点云,在剖分过程中所有网格曲面顶点都通过层次B样条进行了优化.相比于其他曲面重建方法,该算法剖分速度快,且能够保证点云到所生成的三角网格曲面的距离小于预先设定容限.实验结果表明,文中算法能够有效地实现高密度散乱点云的三角剖分,且其剖分速度较已有算法有大幅提高.     

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.     

基于ToF相机的三维重建技术

针对利用ToF相机实现物体的重建提出一种新的三维重建算法,通过分析物体重建过程的特点,对KinectFusion的重建算法进行改进。点云匹配过程包括粗匹配和精匹配两个过程,最后进行全局优化,提高相机位姿估计的精度,从而得到更精确的三维重建结果。利用泊松重建算法重建物体表面,相比于TSDF算法,能够实现完整表面的重建。提出结合强度图对深度图进行多边滤波的算法以及一种新的补空洞法则,增强深度图像。多边滤波算法在PSNR和SSIM的评估中都优于双边滤波结果,提出的三维重建算法与KinectFusion三维重建结果对比,表面更完整,重建结果更优。     

稠密散乱数据点多分辨率曲面重构

将曲面重构看作是一种信号重构过程，针对大量散乱数据点，借助成熟的三角网格划分和网格化简算法，利用提升小波变换实现曲面重构，可以快速地构造出复杂拓扑结构的Calmull-Clark曲面；给出了小波系数估算方法以及基于网格拓扑结构的局部最优路径搜索算法．通过运行实例证明了文中算法的有效性．     

图像场方向导数的局部区域重建

目的 目前图像修复的研究是以人眼不能察觉为目标,注重视觉效果而不追求重建的准确性。本文提出一种能准确重建图像缺损边缘的重建算法。方法 采用稳定场作为图像局部纹理的数学物理描述,提出基于点源影响函数的图像局部区域重建模型,该模型针对每一个缺损点,计算周围各已知点对它的影响,以期较为准确地重建该点;并根据该场中的方向导数,分析各已知点与缺损点的差异性及相似性,确定一种点源影响函数的计算方法,以实现该重建模型。结果 实验结果表明所提算法与传统修复算法相比,对图像边缘及纹理细节的重建更加清晰,同时保持了较好的整体视觉效果;且重建过程无迭代计算,具有较高的效率。结论 实验结果表明,该算法在重建效率和准确重建方面均取得了较好的成果。     

一种改进的区域扩张三角网格面逆向重构算法

三角网格面重构是逆向工程中常用的曲面重构方法之一．本文提出了一种基于局部信息的区域扩张算法（LIBRG），用以解决由离散点云重构三角网格面的问题．该算法由一个初始三角片开始，扩张式地搜索满足要求的点以生成新的三角片．算法充分利用了区域扩张过程中的局部空间信息，所以能很好地适应曲率的变化并自动筛选掉一些无效点；同时LIBRG算法也针对传统算法中的全程遍历搜索方式进行了改进，以获得较高的时间效率．     

散乱点的快速曲面重建方法

空间散乱点的曲面重建有着广泛的应用前景，是当前国际上的研究热点之一，Crust算法是一种基于计算几何中的Voronoi周期图的曲面重建算法，它算法简单，重建结果精细，但是由于计算量太大，其应用受到了限制，为此提出了一种依据采样点的局部特征尺度对原始采样集进行不均匀降采样的方法，在保证采样集能够满足重建要求的前提下，使参与重建的表面点数大为降低，减少了重建算法的计算量，从而提高了重建的速度，这一方法还可以应用于网络简化，通过剔除某些顶点达到简化之目的。     

一种基于散乱数据的自适应曲面重建算法

本文依据Shepard基本原理,提出了一种新的自适应曲面重建算法。该算法首先利用LMS方法优化改进型Shepard算法,求出由粗糙到细致的控制网格。再利用双线性插值方法进行曲面重建,同时保证曲面的平滑性。实验结果表明本文提出的算法能够有效地重建较高精度的曲面。     

基于多目标优化的图象重建算法

针对当前流行的最大似然估计算法所存在的,由于投影数据的不完备性所产生的重建结果的非唯一性和最大似然估计算法本身对统计误差的积累放大效应所产生的,当迭代次数超过某个极限时,使重建图象质量开始严重变坏的问题,该文提出了新的基于多目标优化的图象重建算法,大大改善了图象重建的效果。     

一种变形表面的三维测量方法

提出一种新的利用标定图像进行三维测量的方法。利用SIFT算法找到初始的对应点,然后根据这些点生成三维空间中的种子点,再以这些种子点为中心,向外区域增长,直到完成整个物体表面测量。在每次增长的过程中,需要计算增长的三维空间平面在两个相机上的投影之间的图像相关系数。图像相关系数较大时认为是正确的增长,否则是错误的增长。实验证明,使用该方法能够得到很好的三维测量结果。     

心内膜表面几何模型三维重建算法研究

心内膜三维表面重建是心内膜三维标测系统中的关键问题。为了满足实际应用需求, 根据采集到的散乱点云数据的特点, 提出了一种改进的泊松表面重建算法。在估计表面点云法向量的基础上, 对表面点云法向量进行法向量一致化处理, 有效地控制时间复杂度, 快速重建出平滑的心脏模型。针对泊松表面重建算法中构建MC曲面出现的二义性问题, 提出一种消除二义性的简化改进方法, 可以更加精确地获取模型逼真表面, 提高重建的速度和精度。同时, 可以根据医生的要求, 对重建出的模型实时修正, 满足临床应用。最后, 通过实验验证了算法的有效性和可行性。     

Optimal Algorithm for Shape from Shading and Path Planning

An optimal algorithm for the reconstruction of a surface from its shading image is presented. The algorithm solves the 3D reconstruction from a single shading image problem. The shading image is treated as a penalty function and the height of the reconstructed surface is a weighted distance. A consistent numerical scheme based on Sethian's fast marching method is used to compute the reconstructed surface. The surface is a viscosity solution of an Eikonal equation for the vertical light source case. For the oblique light source case, the reconstructed surface is the viscosity solution to a different partial differential equation. A modification of the fast marching method yields a numerically consistent, computationally optimal, and practically fast algorithm for the classical shape from shading problem. Next, the fast marching method coupled with a back tracking via gradient descent along the reconstructed surface is shown to solve the path planning problem in robot navigation.