基于断层医学图像的层次性三维重构技术

针对断层医学图像三维重构提出了一种层次性三维重构技术，利用嵌套树来组织相邻断层上具有不同嵌套深度的轮廓环，在具有相同属性的嵌套树层上用最小生成树来判断相邻层上轮廓环的拓扑重构关系，与全局的重构方法相比，这种层次性的重构方法可以大大降低三维重构时轮廓拓扑关系判断的复杂性。     

基于层次性断层数据的三维重构技术

针对基于层次性断层数据的三维重构,提出了通过引入嵌套矩阵构造嵌套树,然后再通过构造最小生成树的方法来解决轮廓线相邻层次间的对应问题,并以两轮廓环相互覆盖区域的大小作为约束条件。该方法把基于覆盖的对应方法和全局轮廓对应方法结合起来,降低了重构时轮廓拓扑关系判断的复杂性,又能准确地确定轮廓对应关系。     

基于层次性断层数据的三维重构技术

针对基于层次性断层数据的三维重构，提出了通过引入嵌套矩阵构造嵌套树，然后再通过构造最小生成树的方法来解决轮廓线相邻层次间的对应问题，并以两轮廓环相互覆盖区域的大小作为约束条件。该方法把基于覆盖的对应方法和全局轮廓对应方法结合起来，降低了重构时轮廓拓扑关系判断的复杂性，又能准确地确定轮廓对应关系。     

基于轮廓形变的复杂表面重构

本文提出了一种基于自由形变（Free-Form Deformation, FFD）及外轴投影（External Axes Projection, EAP）的复杂表面重构算法.该算法以目标形状的切片轮廓作为输入数据,此后轮廓被嵌入到高维空间有向距离场中,在此隐式空间中,算法主要分为以下三步：生成计算序列,计算序列由计算单元组成,每一个计算单元包含上下相邻的两个轮廓;根据相邻轮廓间的拓扑关系,进行外轴投影（EAP）,以解决潜在的分支问题;在每个计算单元中,根据轮廓长度决定自由形变方向,并进行自由形变,根据自由形变结果,建立轮廓间顶点的一一对应关系,并以此进行表面重构.该方法具有以下特点：输入轮廓可具有任意拓扑结构;所生成表面与输入轮廓完全贴合,生成表面准确,无自我重叠,拓扑关系不发生改变;算法高度并行,执行效率高.实验结果证明,该算法可以解决复杂表面的重构问题.     

三维重构中层次性断层数据的处理技术

针对基于层次性断层数据的三维重构,通过引入嵌套矩阵构造嵌套树,再通过构造最小生成树的方法来解决轮廓线相邻层次间的对应问题,并以两轮廓环相互覆盖区域的大小作为约束条件.该方法把基于覆盖的轮廓线对应法和基于全局的轮廓线对应方法结合起来,降低了重构时轮廓拓扑关系判断的复杂性,又能准确的确定轮廓线间的对应关系.     

一种三维表面重构中的轮廓集拼合新方法

针对切片级三维表面重构中的难点,提出了一种拼合轮廓集的新方法：通过对待拼合的轮廓集首尾轮廓进行平面三角剖分方向的判别,将空间轮廓集拼合的三维问题转化为平面多连通域三角剖分的二维问题,并改进了现有的平面多连通域三角剖分算法,巧妙地解决了切片级重构中的轮廓分支对应问题。实验表明,谊方法能准确完成复杂轮廓集的表面拼合,具有良好的适应性。     

基于水平集模型的3D表面重建

综合模糊技术和水平集方法,提出了基于水平集模型的3D表面重建的方法,为了使重建结果不受噪声影响且与模型初始位置无关,在模糊分割的基础上,引入了模糊外力,在该外力作用下模型能逼近任意复杂的物体表面;利用水平集方法使模型能重建任意拓扑结构的重杂物体,实验结果表明该方法的有效性。     

基于Voxel编码的曲面重建

一个完整的基于轮廓的曲面重建方法必须建立轮廓对应、解决分支和三角面片的构建.然而大多数已有的曲面重建算法只能解决问题的某些方面,从而导致这些算法不能有效地运用到复杂曲面重建,比如用磁共振获取的人大脑序列切片等盘旋且多分支凸包数据.提出了一个基于Voxel(像素)编码技术的曲面重建算法,该算法能以一种完全自动的方式处理带有空洞的复杂多分支曲面.首先将两相邻断层轮廓投影到定位于中间的一个辅助平面上,求得其差区域,然后根据差区域的不同情形进行分组.对每组轮廓,从对应的差邻域中提取骨架,并用骨架来度量两轮廓的不相似量,对不相似的进行剪支分解,从而使不相似的、复杂的轮廓转换为简单且相似的骨架轮廓对,最后完成三角片构建.重建曲面由二维流体三角面片组成,且仅经过切片上的输入廓线.算法已用手工数据和复杂人脑皮层的磁共振数据进行了仿真测试,检验了算法的有效性.     

ECT系统中三维图象重建的研究

论文讨论了在ECT系统中利用二维断层图象进行三维表面重建的方法。首先对二维断层图象序列进行抽取轮廓、细线化、轮廓线追踪处理;然后对两相邻断层图象进行轮廓匹配;在两层已知(重建)图象轮廓中间插入若干个插值图象时采用同经度方向位置校准轮廓加权平均方法获得插值轮廓;最后在相邻的已知轮廓或插值轮廓采用最短对角线法进行三角片表面重建。仿真结果表明,利用上述方法可以较好地重建物体的三维表面。     

基于二维轮廓序列的膝关节三维重建

提出了一个基于二维轮廓序列的四面体网格生成方法,用于医学图像三维几何模型重构.该方法首先对各选定的断层图像提取目标轮廓并做分支匹配等处理,然后生成各轮廓内部平面域的三角网格,最后在相邻断层之间根据三角网格连接四面体单元.该方法被应用于人体膝关节虚拟手术系统的三维几何建模,得到的膝部股骨模型包含494个节点和2 046个四面体单元,膝部脂肪模型包含2 854个节点和14011个四面体单元,这些模型被成功地应用于膝关节手术仿真,从而证明了该三维模型重建方法的可行性和有效性.     

一种可调整步长的适应性图像目标轮廓采样方法

为了更有效地获得三维医学图像，提出了一种可调整步长的适应性图像目标轮廓采样方法。直接获取自临床的层阃间距相对较大的医学图像数据，首先经由图像预处理和图像目标轮廓插值等前期数据预处理操作，然后采用本文提出的一种可调整步长的适应性图像目标轮廓采样方法对图像目标轮廓线上的点进行适应性采样，最后给出了图像目标的三雏表面显示效果图。实验结果证实了方法的可靠性和有效性。该采样方法既保持了图像目标轮廓的尖锐特征和拓扑结构，又较好地实现了数据压缩。     

多模式3维视频形状编码

目的 具有立体感和高端真实感的3D视频正越来越受到学术界和产业界的关注和重视,未来在3D影视、机器视觉、远程医疗、军事航天等领域将有着广泛的应用前景。对象基3D视频是未来3D视频技术的重要发展趋势,其中高效形状编码是对象基3D视频应用中的关键问题。但现有形状编码方法主要针对图像和视频对象,面向3D视频的形状编码算法还很少。为此,基于对象基3D视频的应用需求,提出一种基于轮廓和链码表示的高效多模式3D视频形状编码方法。方法 对于给定的3D视频形状序列逐帧进行对象轮廓提取并预处理后,进行对象轮廓活动性分析,将形状图像分成帧内模式编码图像和帧间预测模式编码图像。对于帧内编码图像,基于轮廓内链码方向约束和线性特征进行高效编码。对于帧间编码图像,采用基于链码表示的轮廓基运动补偿预测、视差补偿预测、联合运动与视差补偿预测等多种模式进行编码,以充分利用视点内对象轮廓的帧间时域相关性和视点间对象轮廓的空域相关性,从而达到高效编码的目的。结果 实验仿真结果显示所提算法性能优于经典和现有的最新同类方法,压缩效率平均能提高9.3%到64.8%不等。结论 提出的多模式3D视频形状编码方法可以有效去除对象轮廓的帧间和视点间冗余,能够进行高效编码压缩,性能优于现有同类方法,可广泛应用于对象基编码、对象基检索、对象基内容分析与理解等。     

一种改进的薄壁文物碎片特征轮廓线提取技术

针对使用一般的边界提取方法提取三维网格模型特征轮廓线不完整问题,提出一 种新的薄壁文物碎片特征轮廓线提取的综合算法。区别了特征轮廓线和轮廓线的概念,引入主 轮廓线和次轮廓线以及二级邻接生长曲面的概念。主轮廓线的提取使用改进的基于边重数判断 的提取方法;提出次轮廓线的一种新的提取方法：首先对三维网格曲面分割并识别断裂面,然 后对断裂面的二级邻接生长曲面进行曲面扫描,提取次轮廓线;最后从主轮廓线和次轮廓线中 得到三维模型的特征轮廓线。使用该算法准确地提取了文物碎片的特征轮廓线,实验结果表明 此方法稳定且准确。     

基于闭合等深线端点法提取河流深泓线方法的研究

利用闭合等深线法提取深泓线时需通过等深线的高程建立等深线树,但由于等深线中存在地形要素的交叉和覆盖及获得等深线高程值时的误差等原因,使得原本闭合的等深线形成了断开、合并、孤立的对象及高程信息的丢失,根据这种对象建立的等深线拓扑关系连接得出的深泓线无法正确反应实际深泓点的拓扑关系。针对存在断开、合并、孤立的等深线时的情况,提出了利用加权邻接矩阵法建立等深线多叉树的方法。实践证明使用此方法保证了利用闭合等深线法提取出的深泓点之间拓扑关系的正确连接。     

基于图像轮廓分析的室内窗户检测

针对室内窗户检测的问题，提出一种基于图像轮廓分析的室内窗户检测方法。对预处理后的图像进行阈值分割和形态学处理；然后采用基于拓扑结构分析的边界跟踪算法，提取边界轮廓的一系列坐标点，根据窗户轮廓特点筛选出符合条件的轮廓，求各轮廓的最小外接矩形，计算两两最小外接矩形间的距离；最后利用最小生成树对各个矩形分类合并，确定窗户区域。实验结果表明，所提出的方法能有效地实现不同室内场景中窗户的检测。     

Laplace transform inversions using optimal contours in the complex plane

A numerical method for computing inverse Laplace transforms is proposed. In this method, the complex contour integral defining the inverse transform is computed over an equivalent contour as proposed by Talbot and Evans. Special contours, called optimal contours, are constructed so that the transformed real integrand decreases exponentially to zero as z runs along such a contour to infinity. The efficient Clenshaw-Curtis quadrature is employed for the final evaluation. The presented method is competitive and compares favourably with those of Talbot and Evans.     

基于几何活动轮廓模型的人脸轮廓提取方法

针对在结构性噪声较严重的情况下 ,常规几何活动轮廓模型无法获得理想分割效果的问题 ,提出一种基于几何活动轮廓模型的人脸轮廓提取方法 ,该方法首先将人脸形状的椭圆性约束作为算子嵌入到几何活动轮廓模型中 ,并利用几何活动轮廓模型提取任意轮廓的优势来快速抽取出图象中类似椭圆的目标边缘 ;然后根据图象中人脸的先验知识 ,通过对检测到的椭圆目标进行进一步验证来找出最终人脸轮廓 .由于采用变分水平集方法做数值计算 ,因此该方法不仅能够自然地处理曲线的拓扑变化和能较精确地提取出图象中的人脸轮廓 ,而且同时可以给出人脸水平旋转的大致角度等信息 .实验结果表明 ,该方法是有效的 .     

快速的人脸轮廓检测及姿态估计算法

提出一种基于人脸特征区域划分的人脸轮廓检测方法和快速人脸姿态估计方法.该方法根据特征点在人脸的分布情况将人脸划分为9个区域.对于每个选定的区域,首先检测出其初始轮廓线,然后用三次多项式对其进行曲线拟合处理,最后把不同区域的轮廓线连接起来得到完整的人脸轮廓.此外,为了快速、准确地估计出人脸的姿态,本文从人脸的对称性出发,提出了进行人脸姿态估计的面积模型和近似平面模型.实验表明,本文所提出的轮廓检测方法对于复杂背景中具有不同姿态的人脸图像可以得到较满意的检测结果.和其它检测方法相比,本文方法具有模型简单、计算速度快等优点.     

Parameterization-free active contour models with topology control

We present a novel approach for representing and evolving deformable active contours by restricting the movement of the contour vertices to the grid lines of a uniform lattice. This restriction implicitly controls the (re)parameterization of the contour and hence makes it possible to employ parameterization-independent evolution rules. Moreover, the underlying uniform grid makes self-collision detection very efficient. Our contour model is also able to perform topology changes, but – more importantly – it can detect and handle self-collisions at subpixel precision. In applications where topology changes are not appropriate, we generate contours that touch themselves without any gaps or self-intersections.