协同设计中三维几何模型渐进式快速显示技术研究

通过网络传输不同层次的几何点、线、面信息,实现了模型的边传输、边显示和边操作,改善了复杂三维模型由于受到网络带宽的限制导致的传输和显示速度缓慢的状况,克服了传输过程中不能操作模型的缺陷．最后通过实例验证了文中方法的有效性．     

有损网络中三维模型渐进传输策略

采用渐进压缩网格(CPM)算法将其产生的数据流进行重要度分组,按照重要度的不同分成若干组,结合流式传输技术,对各重要度的数据组采用不同的网络信道进行传输,并根据网络状况和用户需求,动态改变通过可靠信道传输的数据量,从而提高系统的实时性,提出一种新的三维模型远程交互显示解决方案及相应的数据传输策略。仿真实验结果表明,该方法能在满足用户视觉需求和精度要求的前提下,获得较好的实时性。     

渐进三维网格在非可靠网络中传输的有效分组机制

提出一种快速有效的非冗余依赖图构建算法,记录所有网格顶点分裂操作之间的依赖关系,并删除其中的冗余依赖.在此基础上,提出了一种有效的全局分步等划分分组算法,通过初始划分和全局细化将依赖图划分为若干子图,最终将每个子图打包为一个分组.实验结果表明,该算法能够最小化分组之间的依赖性,从而有效地减少了分组丢失引起的解压与绘制延时,并形成良好的渐进绘制效果.     

SVD lossy adaptive encoding of 3D digital images for ROI progressive transmission

In this paper, we propose an algorithm for lossy adaptive encoding of digital three-dimensional (3D) images based on singular value decomposition (SVD). This encoding allows us to design algorithms for progressive transmission and reconstruction of the 3D image, for one or several selected regions of interest (ROI) avoiding redundancy in data transmission. The main characteristic of the proposed algorithms is that the ROIs can be selected during the transmission process and it is not necessary to re-encode the image again to transmit the data corresponding to the selected ROI. An example with a data set of a CT scan consisting of 93 parallel slices where we added an implanted tumor (the ROI in this example) and a comparative with JPEG2000 are given.     

位移蝶形细分面片的渐进传输

随着三维激光扫描和建模技术的不断进步,三维网格模型的数据量越来越大．与此同时,无处不在的智能计算要求数据必须能够在网络上进行快速的传输,现有的三维网格渐进传输技术无论是基于任意拓扑结构网格的渐进网格技术,还是基于参数化细分面片的渐进传输技术,都存在着传输数据量大、渐进显示效果差的问题,针对这些缺点,提出了首先利用位移蝶形细分面片重建原来的网格模型,然后对于重建后的位移蝶形细分面片设计了一种新的数据简化方法,进而构造了一种渐进传输算法,该算法在减少传输数据总量的同时,提高了渐进传输的视觉效果。     

一种基于光学定位的自由式三维超声系统研发

自由式三维超声成像是一种新型的采用二维超声原理进行任意部位三维成像的设备,可以在传统的二维超声探头上固定用于空间定位的标记物,对扫描对象进行任意部位、大范围的三维扫描成像。文章介绍了一种可应用于微创手术导航的自由式三维超声成像系统,并详细分析了当前基于距离加权的三维超声重建算法的性能和优缺点。通过对体模和动物器官的超声图像扫描,并使用三维重建系统分别进行超声三维重建,得出了比较满意的结果,验证了三维重建算法及三维重建系统的可行性和有效性。     

地质结构三维建模及其可视化方法研究*

在对前人的研究成果进行了比较分析的基础上提出了一种地质结构三维建模与可视化方法。该方法从多源数据融合角度出发,融合基础地理数据、钻孔数据、物探解译剖面数据,利用空间插值技术构建三维空间数据场,采用三维硬件纹理直接体绘制技术进行体视化,以真三维形式表达了研究区域地层结构的空间分布特征与内部属性信息。与前人研究相比,该方法反映地质结构更加准确,数据场建立速度更快。     

基于WebGL的3D动画实时播放系统

由于受到网络带宽及三维动画数据量过大等因素的影响,三维动画如果要在网络上一次性传输往往需要花费比较长的时间.这不仅影响了动画播放的实时性,同时,传输过程中数据的不完整也会造成动画播放不流畅.通过对基于WebGL的三维动画实时播放关键技术的研究,提出模型文件预加载、文件压缩传输等方法,在有限带宽的条件下将三维动画内容实时传输到用户端,利用WebGL技术实现三维模型的创建和渲染,并在此基础上实现三维动画实时播放,使用户能够直接通过浏览器进行观看,或参与到场景交互中.     

累进三维模型相似匹配算法

提出了一种构造三维模型特征二叉树的算法,并根据特征二叉树匹配来获得三维模型的相似程度,特征二叉树与二维模型坐标系统系旋转和平移无关,且适合于三维模型累进牵引匹配,实验结果表明,文中算法能较好地匹配三维模型的相似性。     

基于纹理的三维超声实时体绘制

三维纹理的体绘制算法由于其利用显卡加速渲染、硬件实现三线性插值和不丢失图像的纹理特性3大优点，尤其适合医学超声数据的实时三维可视化。显示大量多边形切片（slice polygon）是当前影响三维纹理体绘制渲染实时性的重要因素。为了克服常用的参数化算法在快速生成大量多边形切片时性能不佳的缺点，提出了的空间活动边表的方法，充分利用各个多边形切片之间的空间相关性实现增量计算，明显提高了计算速度。     

基于Java 3D的医学图像三维重建系统

系统采用分层组件化的设计思想,在逻辑上分为三层:图像预处理层、图像分割层和用户界面层,实现了医学图像的二维标注与测量、三维体数据的分割、三维重建与交互功能。介绍了系统的体系结构和系统开发的主要技术方法。最后指出了系统的实用性和对医学研究方面的价值。     

脑皮层的立体脑回图展成平面的新方法

用核磁共振 (MRI)大脑断层图 ,分析患者的脑皮层解剖特征是一项困难的工作 .一个可能的途径是将分割后的脑皮层进行三维重建 .但是重建后的三维立体脑皮层图 ,如不经过 36 0°旋转仅能看到脑皮层上脑回的一部分 .因此还需要展开成平面脑回图以看到脑回的完整走向 .文中提出的投影方法能够在变形尽量小的前提下将立体脑回图展开在平面上 ,直观地看到脑回走向的全貌 ,便于临床诊断或治疗中应用     

无序图像三维重构中的图像选择技术

针对无序图像的三维重构问题,本文提出了一种图像选择算法,在三维重构算法运行之前,首先利用图像间的全局运动估计,去除冗余的图像,有效的减少了问题的规模,同时保持图像间的大部分连接关系,并能够较好地防止出现退化情况。为了验证本文的算法,针对一系列图像进行了测试,实验结果证明,作为三维重构的一个预处理过程,提高了三维重构算法的运行效率和算法的鲁棒性,具有很高的实用价值。     

Fast accessing Web3D contents using lightweight progressive meshes

Accessing Web3D contents is relatively slow through Internet under limited bandwidth. Preprocessing of 3D models can certainly alleviate the problem, such as 3D compression and progressive meshes (PM). But none of them considers the similarity between components of a 3D model, so that we could take advantage of this to further improve the efficiency. This paper proposes a similarity‐aware data reduction method together with PM, called lightweight progressive meshes (LPM). LPM aims to excavate similar components in a 3D model, generates PM representation of each component left after removing redundant components, and organizes all the processed data using a structure called lightweight scene graph. The proposed LPM possesses four significant advantages. First, it can minimize the file size of 3D model dramatically without almost any precision loss. Because of this, minimal data is delivered. Second, PM enables the delivery to be progressive, so called streaming. Third, when rendering at client side, due to lightweight scene graph, decompression is not necessary and instanced rendering is fully exerted. Fourth, it is extremely efficient and effective under very limited bandwidth, especially when delivering large 3D scenes. Performance on real data justifies the effectiveness of our LPM, which improves the state‐of‐the‐art in accessing Web3D contents. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Mandelbrot集与Julia集的图象生成算法

介绍一种在计算机上生成Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ集和Ｊｕｌｉａ集图象的简易算法。该算法对计算机的软硬件要求均不高，在普通的微机以及工作站上均可实现。     

Live 3D Video in Soccer Stadium

This paper proposes a method to realize a 3D video system that can capture video data from multiple cameras, reconstruct 3D models, transmit 3D video streams via the network, and display them on remote PCs. All processes are done in real time. We represent a player with a simplified 3D model consisting of a single plane and a live video texture extracted from multiple cameras. This 3D model is simple enough to be transmitted via a network. A prototype system has been developed and tested at actual soccer stadiums. A 3D video of a typical soccer scene, which includes more than a dozen players, was processed at video rate and transmitted to remote PCs through the internet at 15–24 frames per second.     

彩色Range图像的三维模型重建

重建包含模型真实纹理的彩色三维模型是计算机视觉研究领域的一个重要问题,提出了一种基于2.5维深度图像的三维配准算法,同时利用原始数据中的几何以及纹理信息,对多幅深度图像进行两两配准和全局配准。新算法在两两配准阶段将纹理信息用于初选两幅图像的匹配点对,在全局配准阶段将纹理信息用于计算残差,并据此更新对应点对的权重值用于下一次迭代计算。该算法克服了以往算法在纹理、几何信息的参数尺度量化等方面的问题。     

基于相关型图像传感器3维人脸成像的3维AAMs人脸识别方法的研究

主动外观模型是基于统计分析建立物体2维模型的有效方法,它融合了目标的形状和纹理信息。在基于相关型图像传感器3维人脸成像的基础上,提出了一种建立3维人脸模型的方法,该方法利用由相关型图像传感器得到的深度信息和与之对应的亮度信息将2维AAMs扩展为3维AAMs,融合人脸的形状,纹理和深度信息来构建3维人脸模型。人脸识别实验结果表明,该方法在不同人脸姿态,表情和光照条件下识别效果要优于Eigenface和2维AAMs。     

3D-MMA:基于3D集成电路的矩阵乘加速结构

脉动阵列结构规整、吞吐量大,适合矩阵乘算法,广泛用于设计高性能卷积、矩阵乘加速结构。在深亚微米工艺下,通过增大阵列规模来提升芯片计算性能,会导致频率下降、功耗剧增等问题。因此,结合3D集成电路技术,提出了一种将平面脉动阵列结构映射到3D集成电路上的双精度浮点矩阵乘加速结构3D-MMA。首先,设计了针对该结构的分块映射调度算法,提升矩阵乘计算效率;其次,提出了基于3D-MMA的加速系统,构建了3D-MMA的性能模型,并对其设计空间进行探索;最后,评估了该结构实现代价,并同已有先进加速器进行对比分析。实验结果表明,访存带宽为160GB/s时,采用4层16×16脉动阵列的堆叠结构时,3D-MMA计算峰值性能达3TFLOPS,效率达99%,且实现代价小于二维实现。在相同工艺下,同线性阵列加速器及K40GPU相比,3D-MMA的性能是后者的1.36及1.92倍,而面积远小于后者。探索了3D集成电路在高性能矩阵乘加速器设计中的优势,对未来进一步提升高性能计算平台性能具有一定的参考价值。