利用VTK进行三维肠道重建算法的改进

肠道CT的三维重建是提高肠道疾病诊疗准确性的迫切需要。利用可视化工具包VTK并结合VC++,实现了肠道三维重建。经典三维重建Marching Cubes（简称MC）算法会产生二义性,针对常用的渐近线法消除二义性计算量大的问题,提出了一种改进的MC算法：采用线性插值法求出二义性面与等值面的交点,然后分别连接二义性面对边上的交点形成两条相交直线,最后通过判断直线交点的状态值,来唯一地确定等值线的连接方式,从而快速重建出三维肠道。实验结果表明,利用改进的MC算法比起传统MC算法,在三维重建的质量和效率上都得到了很大的提高。     

像素的移动体素面绘制算法

移动立方体算法是最具影响力的等值面构造算法。本文以移动立方体算法为基础,提出了像素点移动体素面绘制算法。根据物体表面的显示特性和体素特点,利用像素点组成的边界体素绘制物体的等值面,实现物体表面的三维重建。在实验中,对一组CT图像中的骨骼组织进行三维表面重建和显示,并与用Matlab绘制函数重建的三维结果进行比较。实验分析表明,该算法能对物体进行三维重建,避免了二义性问题,但重建表面不光滑,重建花费的时间较长。     

绘制数据场等值面的中点递归剖分算法

众所周知,在用Lorensen和Cline的跟踪立方体(Marching Cubes)算法绘制三维数据场等值面时会产生二义性.针对这个问题,基于divide-and-conquer的思路,提出了一个从三维数据场中抽取等值面的新算法--中点递归剖分算法,实验结果表明,该算法首先将Marching Cubes算法中会产生二义性的立方体进行递归剖分,直到不存在二义性的立方体/六面体为止;然后抽取等值面只需利用非二义性立方体模式的等值面拓扑查找表即可完成;实验结果表明,该算法简单、高效、容易实现.此外,还给出了剖分算法的正确性和收敛性的构造性证明,并简明扼要地对算法的复杂度进行了分析.     

移动立方体算法面二义性问题研究

在三维表面建模技术中,Marching Cubes算法是应用最为广泛的方法之一。该算法简单高效,但是也存在一定的不足之处,比如面的二义性问题。构造等值面时,在特定情况下对相同的等值点可以采取不同的连接方式,就会产生二义性,这将使得生成的等值面拓扑结构不一致,导致物体表面模型有孔洞。针对这一问题,本文提出了一种基于插值点连线交点的解决方法,通过计算插值点连线交点的场函数值,唯一确定二义性面上等值线的连接方式,解决了面二义性,保证了等值面拓扑结构的一致。     

基于改进MC算法的医学图像三维重建研究

MC算法是经典的三维重建方法。但它重建时效率低,产生了大量的三角面片,增加了绘制的时间和空间。而且存在拓扑二义性,会使重建后的图像产生空洞的结构,重建的效果也不是很理想。对此,提出相应的改进策略。介绍了如何提高计算效率、减少三角面片数量、消除二义性和平滑图像等方面。通过实验证明了改进算法的可行性。     

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.     

一种新的抽取等值面的四面体分解方法

Marching Cubes算法是一种从三维数据场中抽取等值面的简单有效的算法。然而，该算法并不能保证抽取出的等值面的拓扑同三维数据场的数据保持一致，即等值面的拓扑存在二义性。解决这个问题的方法是，将三维数数据场中每一个立方体网格单元分解为五个四面体单元，从每一个四面体单元中抽取等值面。但是，在分解过程中由于分解二义义性的存在，等值面的拓扑仍然存在二义性。本文采用24-分解方法解决了这个问题，生成了拓扑正确的等值面。     

基于与或树的正则表达式有害二义性检查算法

在构造面向应用的正则表达式(RE)过程中,引入有益二义性可简化RE构造,而将有害二义性遗留在RE中会危害匹配结果的正确性.为区别对待这两种二义性,基于与或树提出一种检查和定位RE中有害二义性的算法,该算法可减轻RE调试的工作量.实验表明,该算法在时间性能、空间性能和实用性等方面优于现有基于自动机的二义性检查算法.基于此算法的可视化RE编辑调试环境已用于构建国内第一个整合的生物数据仓库.     

MC 算法在 CT 医学图像三维重建中的应用*

MC 算法是三维重建面绘制的经典方法,采用等值面提取的方式把所需的数据分离出来进行重建。通过对 MC 算法的原理进行分析,结合 VTK 类库编程,研究基于 MC 算法提取CT 图像病灶的方法,并通过坐标平滑的方法对算法进行改进,提高三维重建的平滑显示效果和重建速度。     

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.