一种基于正等轴测草图的三维重构算法

为便于实现平面立体的三维重构,提出一种基于正等轴测草图的重构算法.首先按面片组织轴测草图轮廓信息,通过交互指定父面,并建立各个面片之间的关系.其次对轴测草图的父面进行投影逆变换求解.然后将子面绕与父面连接的公共棱边旋转,并进行分类计算,当立体的表面积最大时,生成相应的目标形体.给出了用Matlab实现算法的关键技术和测试算例,从而快速实现平面立体的三维重构.实验结果表明了该算法的有效性和实用性.     

基于中轴表达的三维模型轮廓提取方法

三维网格模型的轮廓信息在网格检索、网格简化、网格重建中有着广泛应用。现有的轮廓提取方法较为复杂,需要分析和过滤网格模型的几何特征,计算量大且有时无法生成完整的轮廓信息。近年来,三维模型的中轴表达研究趋于成熟,在表达模型几何拓扑关系上有独特的优势。因此,提出了一种基于中轴表达的三维模型轮廓提取方法：首先提取三维模型的中轴表达信息,将中轴角点投影到三维模型表面;然后根据每个区域的拓扑关系选择适合的角点连接关系,将投影点连接形成模型区域轮廓;再针对投影过程中产生的误差进行分析和纠正;最后合并区域轮廓得到三维模型的完整轮廓。通过对多个模型数据库中代表性的三维网格模型进行实验和重建误差比较,该方法的平均重建质量较现有方法约有10%的提升,在重建质量和轮廓信息完整度方面优于现有方法。     

带自由曲面的三视图重建算法研究

针对蕴含自由曲面的三视图,提出了通过恢复边界线和轮廓线进而根据这些恢复 的空间曲线重建自由曲面的算法。首先分析并证明了自由曲面在三视图中的投影性质,从而提 出边界投影和轮廓投影的匹配算法。针对视图中存在的被打断的样条曲线,提出了分段样条曲 线的爬坡算法来解决此类曲线不能匹配的问题。然后基于投影匹配序列重建出自由曲面的边界 线,再由边界投影上的点和轮廓投影端点的对应关系重建出空间轮廓线。由轮廓线等参采样构 造截面线并和边界线一起蒙皮生成最终自由曲面。本文提出的算法扩展了工程图的重建域。     

基于B-Rep实体模型的IGES转换为STL

提出一种将IGES文件格式转换成STL文件格式的算法.根据IGES文件内容重构几何实体信息及其拓扑关系;将几何实体的三维曲面贴合为二维平面,并将曲面上的轮廓边界转换到平面上,在二维空间中根据封闭轮廓边界裁剪曲面;根据曲面上保留的特征点及轮廓边界上的顶点信息对面进行符合STL模型一致性规则的三角剖分,生成合法的STL文件.该算法的核心是保证面与面接合处的三角化的正确性.最后介绍了该算法的转换实例.     

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.     

表面彩色AMF模型快速切片算法EI北大核心CSCD

针对现有表面彩色AMF模型切片算法效率问题,为了获取彩色切片位图及二维轮廓信息,提出一种快速的切片算法.首先将模型表面三角形转化为三棱柱,构成表面颜色区域,以提高彩色打印质量;然后利用AMF三角形拓扑关系进行轮廓切片;最后针对AMF三角形颜色的3种表示方法推导出颜色信息坐标公式,使用增量法计算X向扫描线上相邻像素点的颜色信息坐标.实验结果表明,与AMF官方给出的算法相比,该算法显著提高了算法效率.     

表面彩色AMF模型快速切片算法

针对现有表面彩色AMF模型切片算法效率问题,为了获取彩色切片位图及二维轮廓信息,提出一种快速的切片算法.首先将模型表面三角形转化为三棱柱,构成表面颜色区域,以提高彩色打印质量;然后利用AMF三角形拓扑关系进行轮廓切片;最后针对AMF三角形颜色的3种表示方法推导出颜色信息坐标公式,使用增量法计算X向扫描线上相邻像素点的颜色信息坐标.实验结果表明,与AMF官方给出的算法相比,该算法显著提高了算法效率.     

复杂断层轮廓集分段分面三角化表面重构

针对多嵌套、多分支任意复杂断层轮廓集的三角化表面重建,提出一种基于轮廓拓扑分类编码和结构识别的分段分面表面重构方法(DS-P).通过设计一种拓扑编码方案,提出确定轮廓匹配关系、分支及分支类型的准则;讨论了多轮廓合并、单轮廓分裂及嵌套分支、连通分支处理方法;设计了任意复杂断层轮廓集表面重建的软件系统架构和工作流程.实验结果表明,该方法应用简单、运算效率高、可靠性强.与经典方法和BPLI方法相比,文中方法不仅能更好地处理轮廓匹配中的二义性及分支问题,还能有效地解决导致BPLI方法失效的投影面内边重叠和多重交叉、轮廓嵌套、轮廓严重偏置、轮廓线释放等情况下的表面重构问题.     

截面最短连通路径法的散点轮廓曲面拟合

提出一种由截面上散点生成的最短路径拟合轮廓曲面的方法,生成二维轮廓点序列,根据各层轮廓拓扑上的相似性进行曲面重构,并进一步根据轮廓面重构进行曲面光滑。整个算法模拟了人在理解三维数据的过程,算法结果在截面上反映了散点数据总体走向,三维重构的曲面的形状细节保持较好。算法可以自适应处理截面上的联通数据,对噪声较大的数据鲁棒性较好。在三维地震体数据可视化的具体应用实验中获得较好的效果。     

一种由二维轮廓线重建物体表面的方法

本文提出一种通过体数据转换实现由轮廓线重建物体表面的方法 .该方法根据“表面投影区”比较两相邻切平面上对应像素点的状态函数值 ,以确定影响等值面生成的像素点 ,从而只进行影响等值面生成的像素点的距离函数的计算 ,并可在根据需要对相邻切平面上的对应点进行插值计算后 ,生成分辨率较高的体数据 .本文采用改进的 MT算法生成等值面 ,完成物体的表面重建 .该方法缩短了体数据的构造时间 ,在保证了重建正确性的前提下提高了整个表面的重建速度     

Reconstruction and Simplification of Surfaces from Contours

In this paper we consider the problem of reconstructing triangular surfaces from given contours. An algorithm solving this problem must decide which contours of two successive slices should be connected by the surface (branching problem) and, given that, which vertices of the assigned contours should be connected for the triangular mesh (correspondence problem). We present a new approach that solves both tasks in an elegant way. The main idea is to employ discrete distance fields enhanced with correspondence information. This allows us not only to connect vertices from successive slices in a reasonable way but also to solve the branching problem by creating intermediate contours where adjacent contours differ too much. Last but not least we show how the 2D distance fields used in the reconstruction step can be converted to a 3D distance field that can be advantageously exploited for distance calculations during a subsequent simplification step.     

基于方向包围盒投影转换的轮廓线拼接算法

基于轮廓线拼接算法重构三维模型时,由于拼接对象的复杂性,任何一种拼接方法都不能完全涵盖所有情况。为此,提出一种基于方向包围盒(OBB)投影转换的轮廓线拼接算法：首先判断多边形的顶点凹凸性,对于凹顶点,将其转换到对应的凸包上;然后计算凸包的方向包围盒,旋转平移矩形包围盒,并求包围盒内接椭圆,将每个顶点都按比例投影此椭圆上;基于投影后的点进行轮廓线拼接,寻找相邻轮廓线顶点之间的对应关系;最后还原实际坐标,进行原始模型的三维重构。     

基于层次性断层数据的三维重构技术

针对基于层次性断层数据的三维重构,提出了通过引入嵌套矩阵构造嵌套树,然后再通过构造最小生成树的方法来解决轮廓线相邻层次间的对应问题,并以两轮廓环相互覆盖区域的大小作为约束条件。该方法把基于覆盖的对应方法和全局轮廓对应方法结合起来,降低了重构时轮廓拓扑关系判断的复杂性,又能准确地确定轮廓对应关系。     

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。     

3D Reconstruction of Complex Polyhedral Shapes from Contours using a Simplified Generalized Voronoi Diagram

We are interested in modelling the suface of very irregular objects known through a few planar polygonal cross-sections. This problem is considered difficult when severe topology and morphology variations appear between neighbouring cross-sections (multi-branching, holes, disconnected areas). Only few methods deal with this problem in a systematic way. The paper describes an original method allowing to build, in a fully automatic and systematic way, an external surface with a valid topology in any case. It moreover allows to adjust details of the reconstructed surface in view of the morphologies and topologies of the various initial cross-sectional contours. At first, a global correspondence is operated between each couple of adjacent cross-sections by extracting polygonal areas of difference. Next steps are based on the computation in each area of difference of the bisector network, a well-defined simplified generalised Voronoi diagram. This structure is used both for connecting initial contour points and for interpolating new intermediate portions of contours. It depends on the complexity of initial 2D shapes. Interpolation stage is then recursively operated until a satisfactory surface has been obtained or until a maximum number of new intermediate cross-sectional contours have been built. The valid final suface is directly obtained by concatenating all the tiling areas of difference without need of any post processing step. The processing of several real data related to geological bodies or human organs has proved that the described method allows detailed modelling of irregular objects with very performing CPU times. The reconstruction appears insensitive to severe variations of the object shape, including apparitions of holes or disconnections.     

A novel feature-based tracking approach to the detection, localization, and 3-D reconstruction of internal defects in hardwood logs using computer tomography

A novel feature-based tracking approach based on the Kalman filter is proposed for the detection, localization, and 3-D reconstruction of internal defects in hardwood logs from cross-sectional computer tomography (CT) images. The defects are simultaneously detected, classified, localized, and reconstructed in 3-D space, making the proposed scheme computationally much more efficient than existing methods where the defects are detected and localized independently in individual CT image slices and the 3-D reconstruction of the defects accomplished via correspondence analysis across the various CT image slices. Robust techniques for defect detection and classification are proposed. Defect class-specific tracking schemes based on the Kalman filter, B-spline contour approximation, and Snakes contour fitting are designed which use the geometric parameters of the defect contours as the tracking variables. Experimental results on cross-sectional CT images of hardwood logs from select species such as white ash, hard maple, and red oak are presented.     

多尺度空间的自动形状模型的构造算法

提出一种基于多尺度的轮廓模型自动构造算法,可归纳出有形变的物体的轮廓结构．对于噪声及形变程度差异较大的轮廓,首先用多尺度的方法将轮廓分段匹配,根据每段曲线上的噪声和形变程度选择合适的滤波尺度;然后对由轮廓匹配得到的曲线段的对应关系进行归纳调整,得到它们的通用结构模型．该算法适用于对一类具有相同结构但局部存在不同程度噪声和形变的闭合轮廓建立模型,将其用在行人轮廓的建模上取得了较好的效果．     

ECT系统中三维图象重建的研究

论文讨论了在ECT系统中利用二维断层图象进行三维表面重建的方法。首先对二维断层图象序列进行抽取轮廓、细线化、轮廓线追踪处理;然后对两相邻断层图象进行轮廓匹配;在两层已知(重建)图象轮廓中间插入若干个插值图象时采用同经度方向位置校准轮廓加权平均方法获得插值轮廓;最后在相邻的已知轮廓或插值轮廓采用最短对角线法进行三角片表面重建。仿真结果表明,利用上述方法可以较好地重建物体的三维表面。