沿三维直线的非单位体素遍历的多步整数算法

提出一种只用整数运算的沿三维直线的体素遍历算法,适用的体素空间可以分割成非单位的和非正方体的.首先研究了二维平面中的体素直线遍历算法,然后提出一种以二维平面中的遍历算法为基础的沿三维直线的体素遍历算法.该算法是一个多步整数遍历算法,每一步可以遍历最多3个体素,且所用的判断公式非常精炼,不仅计算量很小而且没有累计误差.与现有的体素遍历算法进行比较的结果表明,该算法不仅没有累计误差,而且执行速度也是最快的.     

三维PEBI网格生成的初步研究

论文给出了PEBI网格的有关概念,对三维PEBI网格生成进行了分析,提出一个定理并进行了证明。随之提出一种简捷有效的生成算法-控制球算法。最后给出了三维PEBI网格例子,验证了该算法的正确性和有效性。算法可以直接用于油藏模拟计算,并可推广到其它领域。     

基于Double Marching Cubes的表面重建算法

为克服基于Marching Cubes的表面重建算法在绘制三维表面时因二义性面的存在而使生成的表面网格易出现错误连接而形成层间空洞的不足,提出了基于Double Marching Cubes的表面重建算法.该算法采用双立方体体素作为生成表面网格的基本单元,以双立方体的12个特征点的标记情况为依据,建立一个双立方体体素索引表,通过查找索引表的方法绘制三维表面.该算法在建立双立方体索引表时就排除掉了二义性面的所有错误连接方式,因而生成的表面网格不会出现层间空洞,避免了为消除二义性面所进行的复杂计算,加快了表面重建的速度.     

基于医学体数据生成四面体网格的方法

为了从医学体数据直接构造四面体网格,提出一种基于栅格的网格生成算法.该算法的主要思想是从背景栅格中提取并填充代表区域边界的等值面.首先,对医学体数据进行预处理与采样,构建一个背景栅格.其次,用对偶方法从栅格提取三角表面网格,用于分段线性逼近等值面.然后,对栅格中所有位于等值面之内或与等值面相交的立方体,用预定义的模板分解成四面体单元.最后,用Laplacian平滑技术优化四面体网格.在均匀网格的基础上,研究了自适应网格生成算法,在保持网格几何精度的同时精简单元数量,以提高有限元计算效率.给出了从CT数据生成人体股骨远端四面体网格的实例,该网格模型被用于虚拟膝关节镜手术.     

三维约束Voronoi剖分

分析了约束面（点、线段、凸多边形）在三维Voronoi网格存在的条件,提出一种构造三维约束Voronoi剖分的算法．该算法的基本思想是在限定线的球覆盖基础上,借助限定面的约束Regular三角化生成关于限定面对称分布的生长点．理论上,对任意的分段线性复合形约束,该算法可以生成满足此约束的Voronoi网格．最后,给出了实例验证以说明文中算法的有效性．     

彩色体三维显示系统上基于GPU的实时均匀体素化算法

为了使基于旋转屏的彩色体三维显示设备在显示动态场景时实时且高分辨率、高质量地实现圆柱体空间彩色体素化,提出了一种基于GPU的算法.首先在长方体空间内完成对三维场景的实时彩色体素化,将生成的数据保存于多张纹理工作表中;然后采取多对多映射的方法对这些工作表进行重采样,得到该场景在圆柱体空间内均匀的彩色体素化结果.实验结果表明,该算法在GPU内完成,达到了实时性要求,并在基于LED旋转屏的体三维显示设备上获得了令人满意的三维虚拟场景再现效果.     

三维地质构造的三角形格架式网格生成方法

三维油气运聚模拟计算方法需要在构造模型的约束下生成三维地质格架式网格。针对这一需求对现有网格生成方法进行了分析对比,并在此基础上提出一套三角形格架式网格生成方法。该方法采用了限定Delaunay三角剖分技术生成基础的地质层面模型,同时提出协同剖分算法来解决地层面网格在公共交线处的几何拓扑一致性问题,并表明了算法的正确性,最后给出地质层面的剖分实例。实验结果表明了该方法在工程实践中的有效性。     

三维并行约束Delaunay网格生成算法及实现

针对二维并行约束Delaunay网格生成算法直接应用于三维条件下会导致人工边界产生过短边的问题,提出并实现了基于主从模式的三维并行约束Delaunay网格生成算法.首先对求解区域进行分解,通过交换人工边界面上的数据解决子区域间网格一致性问题;其次为每个人工边界面选定主从子区域,由主子区域产生边界面网格并发送,从子区域负责接收;最后采用贪心算法平衡各个子区域的通信负载,得到算法效率的提升.实验结果表明,该算法可以大规模并行生成边界一致四面体网格,具有较好的并行效率,并能够保证最终的网格质量.     

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.     

多层次感知的多视图三维模型重建

针对基于体素表征的多视图三维模型重建过程中,存在二维视图所包含的空间信息离散,空间网格中体素分布稀疏的问题,提出基于多层次感知的多视图三维模型重建方法,旨在通过对视图级、体素级与物体级信息的多层次感知,重建具有完整结构与局部细节的三维模型。在视图特征提取阶段设计了上下文感知的通道注意力模块来最大限度获取二维视图中潜在空间信息;在三维模型生成阶段,通过体素感知的VoxFocal Loss来促进空间网格中体素生成;在三维模型细化阶段,通过具有物体感知能力的三维判别器来自适应地消除三维模型中冗余体素,生成更具真实感的三维模型。在大型合成数据集ShapeNet和真实世界数据集Pix3D上验证了该方法的有效性与先进性。