八元树三维表示法的磁盘存储与恢复

八元树是一种优秀的三维空间表示方法。从序列断层图像或者三维数据场建立八元树的三维表示是一个比较费时的复杂过程。为了省略每次从原始数据重新构造八元树的过程,将内存中已经建立好的八元树结构以文件的方式保存到磁盘上。当再次做八元树的三维处理应用时,再直接从保存的磁盘文件恢复出八元树。文中提出了一种快速有效的八元树三维表示法的磁盘存储与恢复算法,并实验验证了其可行性。     

八元树三维表示法的磁盘存储与恢复

八元树是一种优秀的三维空间表示方法。从序列断层图像或者三维数据场建立八元树的三维表示是一个比较费时的复杂过程。为了省略每次从原始数据重新构造八元树的过程，将内存中已经建立好的八元树结构以文件的方式保存到磁盘上。当再次做八元树的三维处理应用时，再直接从保存的磁盘文件恢复出八元树。文中提出了一种快速有效的八元树三维表示法的磁盘存储与恢复算法，并实验验证了其可行性。     

一种有效的序列断层图象的八元树构造算法

利用八元树进行物体的三维重是一种十分有效的方法。本文针对医国学图象处理中的实体三维重建顺分析了序断层图象的空间布局和八元树结构的荐,提出了一种通过断层序列图象直接建立八元树的快速算法,并易于在微机上编程实现该算法。     

三维实体布局中干涉检验的八叉树方法

本文提出了一种利用八叉树结构表示三维实体布局状态空间的方法，并在此基础上设计了一个三维实体布局仿真中干涉检验的算法，首次提出了利用二进制整数的“位”记录状态信息的方法，使状态空间数据量压缩至传统算法的１／１６；理论分析及实验结果证明了该算法的高效性。     

三维实体布局仿真中干涉检验的八叉树方法

本文提出了一种利用八叉树结构表示三维实体布局状态空间的方法，并在此基础上设计了一个三维实体布局仿真中干涉检验的算法，首次提出了利用二进制整数的“位”记录状态信息的方法，使状态空间数据量压缩至传统算法的１／１６；理论分析及实验结果证明了该算法的高效性。     

树的RVA存储结构

本文提出了一种四元树的存储模式——RVA 存储结构。它能使我们用较少的空间存储四元树且保持子树的随机访问功能。我们对 RVA 结构上的图象处理运算的讨论证实了这是一种高效率的四元树存储结构。我们的方法和技术可以方便地推广到三维图象的八元树结构、K 维图象的 K-树结构上去。最后,我们在一般树上拓广了我们的思想,提出了一般树的 RVA 存储结构。     

球面模型的逼近与数据压缩及推广

提出了一种三维物体表面的逼近表示与数据压缩方法.该方法可以在不增加表示物体表面的数据量(例如面片数量)的情况下,使逼近误差降低约1/2;在逼近误差不变的情况下,使表示物体表面的数据量大幅下降.提出了用与最基本的三维物体--球体表面相交的面片来表示球面的方法,将该方法扩展到了一般曲面.理论分析与实验数据表明,新算法与传统方法相比,其数据压缩比约为35%.该研究在虚拟现实技术和三维模型的数据压缩及传输等领域有较重要的学术及应用价值.     

三维GIS中的R树索引研究

空间索引是GIS中的重要技术之一,R树及其变种在二维GIS中得到了广泛的应用。但是传统R树结构在高维中性能有所下降。该文通过分析R树结构基本原理,结合三维GIS中的应用需求,运用启发式策略对三维R树生成进行了优化,提高了查询效率,并采用内存池模式将传统静态R树结构从外存索引类型扩展到了内存索引类型。     

基于GPU的八叉树结构纹理研究与应用

八叉树结构纹理的应用很好地解决了复杂模型表面2D纹理映射的不足,GPU的高速发展,为八叉树结构纹理在GPU上的现实提供了解决方案。本文将八叉树结构纹理编码为2D纹理,并以节点的广度优先遍历方式在GPU上进行存储,在片段程序访问时提出一种自顶向下的查找方法。实验证明,本文方法取得了准确的纹理映射效果并提高了效率。该方法可以应用于任何需要在复杂物体表面上存储信息的情况。     

高度场八叉树的体特征表达算法

体特征表达对用户理解和认知虚拟环境有着至关重要的作用。当前的体特征表达算法由于存储量大且不易于在GPU中加速等问题,渲染效率低下,难以满足场景可视化的实时性需求。针对这一问题,提出了一种高效的高度场八叉树体特征表达算法,不仅解决了传统高度场仅能表达2.5维模型,无法表达真三维模型的问题,而且为体特征表达提供了一种新的可行途径。算法使用八叉树结构生成三维模型的高度场表示,将传统的z向高度场扩展到x,y,z三个方向的高度场。首先,提出了三角面片预处理方法,保证模型精度和数据的完整性;其次,提出了基于投影变换的高度场表示判断及栅格化方法,将几何图元转换成二维空间的高度场数据;最后,提出了基于高度场八叉树的光线投射算法。实验结果表明,算法能极大地减少存储量,具有较高的光线投射效率,表达三维模型时取得较好效果。     

广义线性八元树表示及物体的广义三维重建

提出物体的广义线性八元树表示法,推广线性八元树的构造方法完成物体的广义三 维重建--广义线性八元树表示,从而为物体三维重建降低约束、增加灵活性.     

基于八叉树结构的三维体素模型检索

随着VR/AR技术发展以及三维模型的广泛应用,实现三维检索具有越来越重要的现实意义.基于模型的检索较好地保留了模型的空间信息和几何特征,其不仅包含模型的表面信息而且还包含模型的内部属性.但是,基于模型的检索往往存在着高存储、高计算的问题.为了解决该问题,本文研究了三维模型预处理及三维模型表示的方法,提出了一种基于八叉树结构的三维体素模型检索方法,即将模型进行体素化处理后提取模型的粗粒度特征和细粒度特征,将两种特征进行融合用八叉树形式表达特征,输入到卷积神经网络中进行训练,最终通过特征的欧氏距离度量实现模型的检索.运用八叉树特征表示法,可以有效地节省体素化存储过程的空间占用量,而且也能保留原始三维网格模型的细节信息.同时考虑到计算性能,本文还在模型体素化的过程中做出一定的改进,通过仅对模型外表面进行体素化,实现了对体素化过程以及数据存储和卷积神经网络训练的优化,大大降低了时间开销.实验中将三维体素模型特征存储在八叉树结构中作为卷积神经网络的输入,结合SOFTMAX代价函数,通过大量的模型训练数据,对该卷积神经网络模型进行训练.与其他同类算法对比,证明了该算法在三维模型检索中的优越性.     

点云数据在深度学习中表示方法的研究

为了实现在深度学习中能够端到端表示点云模型,提出基于八叉树和K-D树（OctKD）的点云数据表示方法。该方法将无组织的点云转换为体素空间,在体素空间对三维模型进行八叉树剖分,改进了八叉树编码方式;构建节点间的邻接关系,在GPU端并行构建八叉树;为了克服八叉树编码检索效率低的问题,采用三维K-D树索引单个三维空间点。实验结果表明该方法能够真实反映模型本身的细节特征,提高了点云模型的构造时间和检索效率。这种新的数据结构实现将点云转换为卷积神经网络可以接收的数据形式。     

Octree Representation and Its Applications in CAD

In this paper,a survey of octree representation and its applications in CAD is presented.The octree representation may be categorized as pure octree representation and polytree(or extended octree),and the latter is actually a boundary representation decomposed by octree.Linear octree which is a variant of regular octree representation has the advantage of saving memory space.The mapping between Cartesian coordinates and node addresses in linear octree is discussed.Then,algorithms for converting a boundary representation of 3D object into an octree are investiged and major approaches for transforming an octree encoded object are presented.After that,some of the applications of octree representation in CAD are listed,in particular,the applications in solid modeling,in accelerating ray tracing and in generating meshes for FEM.     

用于建立三维GIS的八叉树编码压缩算法

复杂的空间数据结构在三维GIS领域中占有突出的地位,它直接关系到GIS的功能和效率,为了有效地进行三维GIS大量数据的存储和管理,重点讨论了三维GIS栅格数据结构中的八叉树编码压缩技术,由于Morton码值的排序是实现八叉树编码压缩的基础,为此,根据Morton码排序的特殊性,提出了采用时间复杂度为O（n）的计数排序算法,使排序速度大为撇提高,在此基础上进行压缩处理,并对算法的时间及空间复杂度进行了分析,在PC机上进行的模拟实验结果表明,在目标复杂度一定的前提下,八叉树存储数据占用空间小（当分割阶次为9阶时,八叉树存储量只占栅格存储量的4.32%）,是一种较为理想的描述复杂海量地理空间数据的压缩结构。     

基于三维点云数据的线性八叉树编码压缩算法

八叉树结构是三维数据建模中研究和应用最为广泛的栅格数据结构。由于三维扫描的点云数据是基于物体表面的，其空间离散程度远大于三维实体数据，一般的线性八叉树编码压缩方法都是基于实体数据的，不能直接应用于三维点云数据。提出的改进的线性八叉树地址码(Morton码)的方法可大大提高它的连续性，有效降低八叉树的深度，提高数据的压缩比，改进后的Morton码还可以应用多种编码压缩算法进一步压缩。     

A single-pass GPU ray casting framework for interactive out-of-core rendering of massive volumetric datasets

We present an adaptive out-of-core technique for rendering massive scalar volumes employing single-pass GPU ray casting. The method is based on the decomposition of a volumetric dataset into small cubical bricks, which are then organized into an octree structure maintained out-of-core. The octree contains the original data at the leaves, and a filtered representation of children at inner nodes. At runtime an adaptive loader, executing on the CPU, updates a view and transfer function-dependent working set of bricks maintained on GPU memory by asynchronously fetching data from the out-of-core octree representation. At each frame, a compact indexing structure, which spatially organizes the current working set into an octree hierarchy, is encoded in a small texture. This data structure is then exploited by an efficient stackless ray casting algorithm, which computes the volume rendering integral by visiting non-empty bricks in front-to-back order and adapting sampling density to brick resolution. Block visibility information is fed back to the loader to avoid refinement and data loading of occluded zones. The resulting method is able to interactively explore multi-gigavoxel datasets on a desktop PC.     

A viewing pipeline for discrete solid modeling

We describe the architecture of BIN, a discrete solid modeler, placing special emphasis on the structure of the viewing subsystem. In contrast to most quadtree and octree systems BIN operates directly on a compact linear bitstring representation of images residing in external storage. Anticipating a pipelined hardware implementation, the system is based on connecting distinct programs to each other through Unix pipes. The system is dimension independent in the sense that a single program operates on both 2D and 3D (and kD) models, where applicable. We present a discussion of the structure and the interchangeable components of an octree viewing pipeline, together with an overview of the methods used in the BIN system, several of which are novel.