基于形变模型的3D表面自适应重建

结合形变模型和ＡＣＤ方法提出了基于变形模型的３Ｄ表面自适应重建方法。同时引入了与图象统计特性有关的外力,使得表面重建结果与模型的初始位置无关,利用ＡＣＤ方法使模型自适应地改变其拓扑结构;为了提高表面重建的程度和鲁棒性,提出了多尺度重建算法,该方法适用于形状、结构复杂的物体重建,实验结果证明了该方法的有效性。     

基于水平集的3D动画

将水平集方法引入3D动画中，提出了一种新的动画方法，用一形变模型表示物体的表面，由模型的变形来实现动画，为了使模型能自适应改变其拓扑结构，将模型的进化问题转化为函数的水平集进化问题，同时采用了一种新颖的速度延伸方法来实现水平集进行化提高建模精度，为了加快建模的速度，结合狭窄区域技术和多分辨率方法，提出了基于水平集方法的3D动画快速算法，实验结果表明该方法能用于复杂拓扑结构的物体动画。     

基于水平集的3D左心室表面重建

提出了基于分层2D MRI图像重建3D左心室表面的算法.分层2D MRI图像能够跟踪左心室边界在成像平面内的变形,但由于缺少层间数据,层间边界形变的信息难以获取.为了重建左心室的形状,使用基于形变模型的方法：首先建立变形曲面的动力学方程;再将成像坐标系中的图像平面映射到重建坐标系,根据图像数据构造外力,使用平均曲率构造变形曲面的弹性力,然后用水平集数值解法求解动力学方程以重建左心室的表面.实验结果证明了算法的有效性.     

基于形变模型由立体序列图象恢复物体的3D形状

结合立体视觉和形变模型提出了一种新的物体3D形状的恢复方法。采用立体视觉方法导出物体表面的3D坐标;利用光流模型估计物体的3D运动,根据此运动移动形变模型,使其对准物体的表面块;由形变模型将由各幅图象得到的离散的3D点融为一起,得到物体的表面形状。实验结果表明该方法能用于形状复杂的物体恢复。     

水平集活动轮廓模型的3维牙齿重建

目的 建立患者口腔每颗牙齿独立的3维模型对于计算机口腔修复的精确定位和量化评估具有十分重要的意义。针对口腔CT图像序列的牙齿形态变化和排列特点,提出一种新颖的基于水平集活动轮廓模型的3维牙齿重建方法。方法 基于层间映射机制,对不同部位牙层切片采用不同的分割模型：利用先验形状约束能量、基于Flux模型的边缘梯度能量、基于先验灰度的局部区域能量相结合构造的单相混合水平集模型分割牙根层切片轮廓;利用结合区域竞争约束的双相混合水平集模型分割牙冠层切片轮廓;最后利用这些层间轮廓重建出牙齿3维模型。结果 对不同位置的牙齿CT图像进行分割实验,结果表明,与现有的方法相比,本文方法具有较好的分割效果和较高的准确率,平均分割相似系数达到96%。结论 本文的混合水平集模型能有效克服牙髓腔和牙槽骨的干扰以及图像灰度不均匀等问题,较准确地重建出每颗牙齿独立的3维模型,从而为制定口腔修复规划、生物力学分析等奠定坚实的基础。     

基于Mumford-Shah模型的快速水平集图像分割方法

该文对Chan-Vese提出的基于Mumford-Shah模型的水平集分割图像的算法做了两方面的改进:首先改进了C-V方法的偏微分方程,使得C-V方法可以快速计算出全局最优分割;其次,采用源点映射扫描方法来快速计算符号距离函数,克服了常规水平集方法中构造符号距离函数计算量大的缺点,并结合该文所提出的基于快速步进法生成符号表的方法,进一步提高了计算稳定性.两方面的改进提高了计算的速度和分割效果,试验统计结果显示,对于512×512的大幅图像,一般只需要10次左右的迭代就可以得到最优的分割效果.对合成图像、生物医学图像的分割结果表明了本文方法的稳健、快速.     

一种基于会聚式体视模型的三维表面重建方法

本文在推导并简化会聚式体视模型视差公式的基础上,基于充分的生理依据,选取多尺度高斯微分滤波器滤波向量为匹配元,采用随机松弛方法的思想,设计了一个分层优化三维重建算法。算法利用双向匹配发现存在不利因素区域,随后对目标函数各项合理加权,从而改善了在该区域的重建效果。该算法能有效地直接产生密集的视差场,经实验验取得了良好的效果。     

基于Delaunay规则的无组织采样点集表面重建方法

表面重建在3维地理信息系统、计算机辅助设计与图形学、计算机造型、逆向工程、虚拟仿真等应用领域有着广阔的应用前景。在前人研究的基础上,提出了一种基于Delaunay规则的3维表面重建方法,通过将局部采样顶点投影到局部切平面上,利用Delaunay规则对投影点进行约束三角剖分,并将剖分得到的顶点连接关系映射到3维空间中,即可得到采样点之间的相互连接关系,实现采样曲面S的表面重建。实验结果表明,算法在表面重建过程中可以有效检测不充分采样区域以及表面边界部分,适用于开、闭两种类型曲面的表面重建。此外,算法还具有实现简单、运行高效等优点。     

基于立体视觉的3D地形拼接

为了从月球车上的全景相机所捕获的立体图像对重建月球车周围的3D地形,给地面科学家制定科学探测指令提供一个直观的可视化平台,预先展开了基于立体视觉的3D地形重建的研究,主要介绍了在3D地形拼接方面的研究进展。当恢复出多个局部3D地形模型时,首先基于边缘检测和图像匹配技术提取出相邻局部模型之间的公共数据点,然后采用分离旋转变换和平移矢量的策略拟合出相邻模型之间的坐标转换关系,之后就可以将局部模型统一在同一个坐标系下。通过室内和室外多次实验验证了该拼接方案。     

基于简化Mumford-Shah模型的水平集图像分割算法

为解决传统图像分割方法受噪声和边界轮廓影响而使分割效果不佳问题,基于简化的Mumford Shah模型的水平集图像分割算法通过将曲线嵌入水平集函数,利用函数的求解以达到曲线演化和图像分割的目的。试验表明此分割算法与初始轮廓线位置无关、不受边界轮廓线连续性限制、对图像噪声具有很强的鲁棒性,对均质灰度目标分割效果良好。     

基于混合瑞利分布的三维医学图像分割算法

水平集算法是当前比较重要的分割算法,研究该算法的三维分割技术.提出高斯分布和瑞利分布相结合的方法进行概率密度函数的确定与分析,通过随机极大似然算法(SEM)把瑞利分布引入到水平集三维分割演化模型中.该方法成功应用于多种医学组织的三维分割,提高了分割速度和分割效果,减少了参数的设置.     

基于地层轮廓的三维重构的设计和实现

在进行海底地质地层调查勘探时,通常根据测量仪器采集的数据生成地层断面轮廓线,按照这些连续的轮廓线的分布特征及其灰底不同来粗略地分辨地层的性质.然而这些单一的剖面轮廓还不足以直观地反映该地域整体地层的三维形状分布信息.根据地质地层分布的特性,通过对相邻断层轮廓线点集的匹配和三角剖分算法来进行地层分布的三维重构,并利用基于三角域的Bernstein-Bezier曲面构造三次光滑曲面,从而模拟三维的地层分布效果图.     

基于改进水平集图像分割方法的乳腺超声病灶提取

准确高效的乳腺超声病灶提取技术具有重要应用价值,但超声图像灰度不均匀、伪影重、噪声强、乳腺病灶区域与周围组织相似度较高等特有属性给自动分割带来很大挑战。RSF模型是一种较为成功的图像分割方法,但对初始轮廓和噪声较敏感,直接用于病灶提取有待改进。针对图像局部分割需求,通过预提取初始分割区域作为水平集的初始条件,有助于提高分割精度;以局部能量为主导,较好地处理灰度不匀的超声特质,增加全局能量项以使零水平集能够更好地定位在弱边界;引入灰度变化率作用以提高轮廓在灰度匀质部分的演化速度。分割实验结果表明,该方法能较为准确地定位乳腺超声病灶,有一定的临床参考价值。     

基于二维视图特征的三维重建

在分析现有ＣＡＤ二维参数化设计,三维参数化设计以及三维重建方法的基础上,基于工程图图形的整体宏观性,图形拓扑性及三维视图的投影规律,提出了二维视图特征的概念及一种新的工程图处理方法。     

基于ToF相机的三维重建技术

针对利用ToF相机实现物体的重建提出一种新的三维重建算法,通过分析物体重建过程的特点,对KinectFusion的重建算法进行改进。点云匹配过程包括粗匹配和精匹配两个过程,最后进行全局优化,提高相机位姿估计的精度,从而得到更精确的三维重建结果。利用泊松重建算法重建物体表面,相比于TSDF算法,能够实现完整表面的重建。提出结合强度图对深度图进行多边滤波的算法以及一种新的补空洞法则,增强深度图像。多边滤波算法在PSNR和SSIM的评估中都优于双边滤波结果,提出的三维重建算法与KinectFusion三维重建结果对比,表面更完整,重建结果更优。     

基于水平集的PSO算法的改进

粒子群优化算法PSO(Particle Swarm Optimization)目前仍存在着早熟收敛和收敛速度较慢的难题,提出一种新的PSO改进算法.该算法利用水平集对PSO的每一代粒子按照适应度进行划分,把与目标相关的所有信息结合在一起,改变了原有的PSO进化公式,提高了算法的收敛速度;其次,对于每一代的某个个体进行变异,使其变异到粒子密度低的空间中去,从而提高了粒子的多样性,减少早熟发生的机会.实验证明,这种算法是有效的.     

基于形状约束的LBF模型的水平集分割

由于LBF模型是通过高斯核函数来拟合局部内外的区域信息,是典型的局部区域模型。此外医学图像的复杂性且分割经常出现类似特定形状的目标。为了更快地找到局部的区域特征形状(如圆或椭圆),提出将初始水平集与椭圆方程的差异作为形状能量项融入到LBF模型中,在演化过程中无需经过仿射变换来更新相应的形状,只需对初始轮廓和形状水平集差异能量函数进行迭代计算。在实验结果中,选取4幅眼睛图片分别对LBF模型和加入形状项的LBF模型进行比较分析。结果表明,所提出的模型能够准确地检测图像中椭圆状的目标,且分割准确率达到了96%,也解决了图像灰度不均匀、对噪声敏感的问题。     

基于二维透视图像的建筑物基本体素三维重建

根据建筑物由基本体素构成的特点,研究从一幅简单建筑物二维图像中重建三维图形的方法.利用透视原理,通过从建筑物二维影像中抽取三维几何信息,分析透视几何图形与体素之间的关系,重建基本体素的三维坐标,在三维空间中重新构建建筑物外形.并利用VLISP在AutoCAD中实现.     

基于区域信息的水平集模型

水平集模型在对具有细长拓扑结构和弱边界的核磁共振图像分割时得不到真实解,针对这一问题,提出一种新的基于区域信息的水平集分割模型.首先运用形态学方法预估计初始背景,采用差分算法提取最终背景,原始图像与背景图像作减法得到含有待分割目标的图像,定义一个新的相似度以及基于相似度信息的水平集速度函数取代传统水平集的速度函数.结果表明这种方法具有很好的分割效果.     

基于AutoCAD2000平台的几何元素三维重建技术

介绍了在AutoCAD2000的平台上用Visual LISP语言编程实现几何元素三维重建的技巧,通过对几个主要判别原则的探讨。成功地编写了几何元素三维重建技术的实用化程序。