基于区间树硬件加速索引的Marching Cubes算法

为了充分利用GPU的海量线程并行架构,提高等值面可视化效率,提出一种基于区间树硬件加速索引的Marching Cubes算法.该算法在预计算阶段利用GPU构造多区域的区间树作为体数据体素的值域索引;在实时运行阶段根据用户给定的阈值,通过该索引并行地搜索活跃体素,并生成活跃体素的多级索引,然后分配线程处理活跃体素,抽取并绘制等值面.将文中算法应用到不同体数据上的实验结果表明,其能够显著地提高现有Marching Cubes算法的效率;与现有的GPU基准算法相比,最高能达到4～10倍的加速比.     

Marching Cubes算法改进研究及应用

对MC算法进行了改进和优化,运用渐近线判别法解决了原有算法的二义性问题,改善了生成图形的质量;利用线性八叉树结构提高了图形的绘制速度,使实时绘制和交互操作成为可能。运用改进后的MC算法,结合某铁矿实测数据进行矿体表面三维重构,得到了满意的效果。     

基于等值面点的快速三维表面重建算法

医学图像可视化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。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,重建的速度与效果均有限。本文采用了一种直接绘制等值面点的三维重建算法,该算法只对视觉有贡献,约占总体数据的2%左右表面点进行遍历绘制,大大提高了绘制速度。另外,本文提出了由等值面数据计算法向量的方法,实现了在只有等值面坐标数据的情况下计算法向量。     

基于CUDA架构的改进Marching Cubes算法

Marching Cubes是医学体数据可视化的经典算法,但生产的网格质量差、算法执行速度慢成为阻碍其用于数值分析的两个主要缺点。文中提出一种基于硬件加速的Marching Cubes改进算法。该算法采用统一设备架构(CUDA)充分发挥Marching Cubes算法分而治之的优点,利用CUDA的可编程性并行分类体数据,加快了活跃体素和活跃边的提取;同时,该改进算法将得到的活跃边按照中点投影方式进行偏移,从而达到了改善网格质量的目的。最后通过实验表明,该算法可以保证在阈值未知的情况下,进行交互式的高质量网格建模。     

基于最近邻Marching Cubes的医学图像三维重建

在医学图像三维可视化中,移动立方体算法（Marching Cubes,MC）是面绘制的经典算法。针对MC算法计算插值点导致执行速度慢、效率不高的缺点,提出一种基于最近邻逼近的MC算法,该方法在n次等分点量化序列中寻找等值面最近邻点代替线性或非线性插值,既避免了插值的大量计算又保证了误差精度,还可改善三角面片结构。利用可视化工具开发包VTK对人体脸部和脚部CT数据集进行三维重建,实验表明改进算法明显缩短了绘制时间,提高了重建效率。     

基于气象雷达回波3D重建的Marching Cubes改进算法

根据气象雷达回波数据的三维极坐标分布特点,提出一种改进的Marching Cubes三维重建算法.该算法将Marching Cubes常规算法中的单位正立方体构建转换为直接对回波极坐标数据的拟柱体构建,生成相应的等值三角面,并对三角面的顶点数据进行地曲订正,供OpenGL显示.为进一步提高重建算法的效率,该算法避免了对高仰角远距离无回波区的重建.实验表明,该算法有效实现了雷达回波的三维重建.     

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。     

基于SFS方法的三维表面重建算法研究

SFS(由明暗恢复形状)方法研究是计算机三维视觉研究领域中的一个重要分支.以朗伯体光照漫反射模型为基础,对物体表面图像明暗恢复其表面高度和梯度的抽象模型进行分析,研究基于朗伯体定律求解受光点梯度的算法及SFS方法的实现原理.     

基于MITK的医学图像三维表面重建算法

对MITK算法平台进行研究,根据其总体框架、数据模型、算法模型的设计准则,依托该平台对医学图像序列实现基于体积元素的Marching Cubes表面绘制算法,并将绘制后的模型进行三维可视化显示。该方法构造出的等值面虽不能反映整个原始数据场的全貌及细节,但对感兴趣的等值面可以产生清晰的图像,而且可以利用现有的图像硬件实现绘制功能并进行实时交互操作。     

一种用于表面重建的网格点生成算法

表面重建需要建立表面的多边形(通常为三角形)网格模型,该文给出的算法通过两项参数来控制边缘轮廓上生成的网格点,所生成的网格点不但能够体现边缘的主要特征,而且可以避免在重建时产生斜三角形。该算法具有速度快、适应性强以及可灵活调整重建精度的特点,已在医学影像工作站上的三维重建系统中获得了较好的应用。     

基于Marching cubes的三维目标表面积估算方法

三维目标表面积参数广泛应用于石油地质,医学,制造行业等领域。在介绍一种基于Marching cubes的局域配置方法来估算三维目标的表面积的过程中,针对Marching cubes分类的14种模型元,给出了一种简单和易于实现的分类方法,避免了重新实现Marching cubes算法或者使用一系列复杂的三维表面探测算法。基于Marching cubes的表面积估算方法对于规则和不规则目标表面积的估算均适用。通过实验数据对比几种不同的估算方法结果的精确度,说明基于Marching cubes的估算方法精确度是非常高的,可以应用于实际工程中。     

Marching Cubes算法研究现状

对现有的Marching Cubes改进算法从拓扑结构二义性、提高逼近精度、算法的时间和空间效率3个方面进行综述,对每一类改进算法进行新的分类,并对各类算法的实验结果进行比较.     

Fast Generation of Leakproof Surfaces from Well-Defined Objects by a Modified Marching Cubes Algorithm

Local surface reconstruction by the Marching Cubes algorithm and its derivatives has a well known ambiguity, which prevents constructed surfaces from being closed and simple. We investigate this ambiguity assuming that a 3D image samples well-defined objects. In this case it is justified to aim at tiling of extracted object voxels rather than at reconstructing iso surfaces. Compared to iso surface reconstruction, our algorithm provides essentially the same level of confidence with respect to surface location at a lower computational cost. We present a leak detection and mending scheme which resolves the Marching Cubes ambiguity and guarantees a well-defined behaviour with respect to which objects are covered by which surface. We detail how to implement our leak mending method within a completely tabulated Marching Cubes algorithm. We finally give an example of how the adapted algorithm is of benefit to a recently developed 3D MR spectroscopy technique.     

Spherical Parameterization of Marching Cubes IsoSurfaces Based upon Nearest Neighbor Coordinates

We present some new methods for parameterizing the triangle mesh surface (TMS) which result from the Marching Cubes (MC) algorithm. The methods apply to surfaces of genus zero and the parameter domain is a unit sphere. We take advantage of some special properties of the TMS resulting from the MC algorithm to obtain simple, computational efficient representations of the nearest neighbor coordinates and utilize these coordinates in the characterization of the parameterization by means of systems of equatio...     

空间相关MC算法的VTK实现

移动立方体是面绘制的经典算法,但要求对所有空间所有体素进行处理,执行效率不高.通过对空间相关性进行研究,即六面体体素如果与等值面相交,则等值面一定会在该六面体的6个面的方面延续,对标准的MC算法进行改进,只处理那些与等值面相交的六面体体素.可视化工具包封装了许多常用的可视化算法,为研究人员提供了极大的便利.通过空间相关性,对VTK中已有库函数vtkMarchingCubes进行改进,提高了原有算法的执行速度,同时又扩充了VTK已有的类.     

Dual Marching Cubes: Primal Contouring of Dual Grids

We present a method for contouring an implicit function using a grid topologically dual to structured grids such as octrees. By aligning the vertices of the dual grid with the features of the implicit function, we are able to reproduce thin features of the extracted surface without excessive subdivision required by methods such as Marching Cubes or Dual Contouring. Dual Marching Cubes produces a crack‐free, adaptive polygonalization of the surface that reproduces sharp features. Our approach maintains the advantage of using structured grids for operations such as CSG while being able to conform to the relevant features of the implicit function yielding much sparser polygonalizations than has been possible using structured grids.     

散乱点云数据的高阶平滑隐式曲面重建

针对三维扫描或三维重建获取的散乱点云数据曲面重建问题, 提出基于拉普拉斯规则化的高阶平滑算法。首先, 计算点云数据的包围盒并离散化得到体素空间; 其次, 在体素空间根据隐式曲面的梯度和点云位置、法向信息建立目标函数, 并通过对目标函数的拉普拉斯规则化达到控制重建曲面光顺效果的目的; 再次, 根据最优化原理将重建问题转换为一个稀疏线性方程组求解问题; 最后, 通过步进立方体算法得到重建曲面的三角网格表示。定性和定量的实验结果表明, 该方法重建曲面绘制效果和精确度优于常用的Poisson方法。     

移动立方体算法的三重线性插值研究

移动立方体算法是目前最有影响的等值面构造方法,已经过了许多改进。现在采用的是三重线性插值模型,用三重线性插值计算等值面与体单元的交点。文章对三重线性插值生成的等值面进行了分析,分析了等值面的一些特点,重点讨论了等值面与边界体单元的交线的两种例外情况,基于这两种情况,给出了改进算法,最后通过实验验证了考虑这两种情况后算法的可行性。     

激光三维扫描数据的表面重建

对激光三维扫描系统获得的没有任何附加信息的轮廓线点云数据进行处理,首先采用求最大连通域的方法删除噪声点,利用设定相邻点连线夹角正切阈值的方法精简数据,然后采用基于局部切平面簇的方法对数据点云进行切平面的估算、法向量的调整和计算距离函数,用改进的MC方法输出三维网格,并且应用基于顶点的网格删除算法对三维网格进行简化,在估算切平面的时候采用新的估算原则,提高了重建速度,改善了重建效果,所表述的重建流程,成功地解决了激光扫描系统所得轮廓数据点的表面重建问题。     

基于分割的三维医学图像表面重建算法

提出了一种基于分割的三维医学图像表面重建算法,它将图像分割与MC(marching cubes)算法有机地结合,这样可以根据不同医学图像的特点,采用适合的分割方法,实现对不同组织的准确分割,并利用分割结果精确地提取等值面,避免了MC只适合于阈值分割的局限性.同时采用一种基于区域增长的立方体检测方法,提高了表面跟踪的效率.实验证明,运用本算法,重建速度和显示效果均有提高.