基于27邻域网格的医疗图像三维重建

为实现医疗图像三维重建中的网格简化,提出一种基于27邻域网格建立三角形网格拓扑的新方法。首先利用移动立方体(MC)算法从一组计算机层析(CT)图像序列中提取三维重建体数据,将二维图像转化为由一组三角形面片组成的三维模型网;然后利用27邻域网格算法对此三角形网进行空间扫描,构建出三维模型的网格拓扑;最后利用二次误差测度(QEM)算法对所得三维模型拓扑进行简化,实现医疗图像三维模型动态可视化操作。通过使用Visual C++软件平台和OPENGL库对医疗图像进行三维重建,重建效果表明,本文方法的计算效率要优于传统的循环迭代方法;与传统的建立网格拓扑方法相比,本文方法具有算法简单、速度快、运算复杂度与数据量呈线性增长的优点。     

大型三维地形建模简化技术的研究与实现

大型三维场景模型在虚拟现实中有着广泛而重要的应用。就此主要讨论了层次细节技术和基于网格的模型简化技术并提出一种改进的基于面片消减的移动立方体简化算法,从而有效的对建立的模型进行了简化和绘制加速。     

基于神经网络的几何模型区域分割算法

三维模型简化是近年来计算机图形学中的一个研究热点,现有的简化算法多从全局出发,对几何模型的各个部位统一进行简化,因此模型简化后大量的细节特征丢失.针对三维模型简化中保留细节特征的需要,提出了一种基于自组织特征映射神经网络的三维模型区域分割算法.首先计算三维几何模型中每一顶点的特征向量,然后利用该向量作为自组织特征映射神经网络的输入模式实现对三维模型的聚类分割,最后采取提出的相关性最大准则对过分割区域进行合并,得到最终分割结果.实验表明,该方法能有效地分割出模型的细节区域,满足三维模型简化中保留细节特征的需要.     

基于改进MC算法的CT/MR图像三维重建

针对MC(Marching Cubes)算法重建后模型表面的不光滑性和模型表面三角面片数量大的缺点,提出了在保证一定精度的前提下减少小面片的处理方式。通过对等值面进行三维空间上的方向平滑来代替等值面上的三维坐标平滑,达到了提高模型表面平滑性的目的。以边删除算法为基础,设计了网格简化算法,实现了模型表面的网格简化。以喉管和心血管两组磁共振(Magnetic Resonance,MR)体数据为例进行三维表面重建的结果表明,平滑后的三维显示效果有了显著改善,显示的结构细节清晰度与真实感明显提高。模型的网格简化90%后,依然能保持原模型的特征和较好的视觉效果,并大大提高了实时交互绘制的能力,明显缩短了交互操作时间。     

面聚类网格简化新算法

三维物体表面重建广泛采用三角网格方法,密集的数据采样可以重建出精确的三维表面,但是庞大的数据量不利于多分辨率三维实时显示和三维物体网络传输,因此三维表面网格简化是迫切需要解决的问题之一.近年来表面简化问题得到了广泛地研究.本文提出基于面聚类的网格简化新算法,通过最小化最大类内距离算法进行面聚类实现区域划分,然后提取区域特征,进而根据特征点和边对区域进行受限三角剖分.实验说明本文提出的面聚类网格简化算法在保持三维表面几何拓扑特征的基础上取得了很好的简化效果.     

三维激光扫描数据的网格简化

针对三维激光扫描仪获得的彩色人头数据集压缩问题，提出了基于区域分割的顶点合并网格简化算法。该算法分为区域分割和网格简化两个阶段。在对三维彩色人头数据集进行区域分割的基础上，把网格点分为：区域边界点（在顶点合并操作中，它只能与边界点合并）和区域内部点，然后根据区域加权的误差评价函数进行网格简化。实验表明，该算法压缩比高，网格简化质量好。     

激光三维彩色人体扫描的数据重建技术

以激光三维扫描仪获得的人体数据的三维彩色数字化过程为例,讨论了删除噪声点、多传感器数据对齐、多传感器数据统一的数据预处理及人体数据重建、网格模型简化、网格平滑和网格细化的三维模型重建算法及特点,给出了人体数据处理实例,最终获得了三维人体模型.并采用直接处理彩色传感器获取的二维彩色图像实现三维彩色数据颜色边界提取方案,得到三维彩色数字化模型.     

一种基于单层包络控制的三角形网格简化算法

三维物体的几何造型中,物体通常用三角形网格来描述.对于复杂物体的三角形网格模型,如人脸及人的各种器官的三维几何模型、各种动物的三维几何模型,其庞大的数据量给存储、传输以及渲染等方面带来了很大的困难,因而三角形网格模型的简化成为了当前国内外计算机图形学领域中的一大研究热点.本文在研究总结已有算法的基础上,提出了一种采用单层包络控制的三角形网格简化算法.该算法对Cohen提出的包络构造方法进行了改进,采用一维搜索中的二分法来逼近最佳偏移值,并且采用内层单包络来控制简化误差,从而有效地改善了算法的性能.实验结果表明,采用本算法简化的三角形网格模型,不仅可大大地减少三角形面片数,而且有一个较低的算法时间复杂度.     

一种三维网格模型零水印算法

提出一种三维网格模型零水印算法,突破了常规水印算法修改模型数据以嵌入水印的作法.通过三维网格模型的几何特征构造水印信息来实现三维网格模型的版权保护,解决了三维网格模型水印算法中水印鲁棒性与透明性之间的矛盾.实验结果表明:该算法对几何变换、网格简化、随机噪声和剪切攻击都具有较好的鲁棒性.     

基于纹理分割的纹理模型简化

针对带纹理模型简化出现的纹理拉伸和扭曲问题,提出一种基于纹理分割的网格简化算法。化简之前,对模型纹理图片进行分割预处理,根据纹理边界将模型分成多个部分分别进行简化。在简化中,保持边界边不变,依据折叠代价阈值约束简化边与不简化边。折叠代价中考虑了模型的特征,使简化后的模型能很好地保持模型的特征结构。简化完成后,按照新顶点坐标重新计算纹理坐标,进行纹理映射。实验表明,由于单独对每个纹理块进行操作,很好地减少了纹理的拉伸和扭曲,简化算法也较好地保持了模型的几何结构。     

Automatic superpixel generation algorithm based on a quadric error metric in 3D space

As a preprocessing step for computer vision tasks, research on generating superpixels of an image has been widely conducted recently. In this paper, we propose a fully automatic superpixel generation algorithm by simplifying the 3D triangle mesh modeled from a 2D input image. The simplification is performed based on a modified quadric error metric (QEM) method. The pipeline of our algorithm is simple. Given an image, we first turn it into a 2D triangle mesh and then lift the mesh to 3D based on the gray values of the image. We then simplify the 3D mesh based on the modified QEM method which encodes the features in the image intrinsically to ensure feature-aware superpixels. After obtaining the simplified mesh, we map it back to the 2D image to generate triangular-shaped superpixels. Our algorithm is fully automatic. The number of superpixels can be controlled intuitively. Experimental results demonstrate the effectiveness of our approach.     

基于多特征融合的三维网格质量评价方法

三维网格客观质量方法研究对三维网格处理方法设计有重要指导意义。现有的三维网格质量评价方法大多采用单一特征来表征三维网格的失真程度,难以全面描述人眼对三维网格失真的视觉感知。在提出基于分区的曲率奇异值分解的结构相似性(CSSIM)特征的基础上,进一步提出多特征融合的三维网格质量评价方法。提取的特征通过随机森林的聚合,训练得到三维网格的客观质量评价模型,预测评价分数。经过在两个公开的三维网格数据库(LIRIS/EPFL general-purpose和LIRIS Masking)上的验证,其结果表明相比现有代表性方法,所提出方法的评价结果与人眼主观感知评价结果的一致性更好,表面其符合人眼的视觉感知。     

基于改进二次误差测度及网格参数化的三维人脸本征属性描述方法

3维人脸特征描述是3维人脸配准及识别的关键技术。该文针对3维人脸高分辨率模型特征分布不均匀且存在信息冗余的问题,提出一种基于模型简化和网格参数化的3维人脸特征描述方法。采用半边折叠及自适应收缩代价加权等手段对基于二次误差测度的网格简化方法进行改进,克服原算法中存在重叠三角形和丢失细节特征的问题。同时,基于多分辨分析思想,利用特征约束的保形同构映射对简化后的3维人脸模型在2维平面进行保形展开,并由此构造多分辨2维本征属性图。该方法将3维空间运算问题简化为简单的2维图像运算,显著降低了计算复杂度。对GavabDB 3维人脸库的识别实验表明,该文方法能有效描述3维人脸的本征属性,同时对数据缺失具有较强的鲁棒性。     

三维网格客观质量评价

随着三维网格在数字游戏、影视动画、虚拟现实等领域的广泛应用,针对三维网格的处理方法也越来越多,包括压缩、简化、嵌入水印和去噪等,这些处理技术均不可避免地导致三维网格的失真.如何更好地评估三维网格的视觉质量成为目前亟需解决的问题.回顾了近20年来发展起来的三维网格的客观质量评价方法.介绍了这一领域常用评价方法的技术指标以...     

采用GPU加速的三维实体模型绘制

 利用GPU的强大浮点数计算能力和并行处理能力,提出一种完全基于GPU的具有真实感三维实体模型快速绘制方法.本文利用现代图形加速卡中GPU的可编程管线,实现了快速的网格生成及简化.在保证不改变网格的拓扑结构的前提下,调整网格,使能量方程的数值尽量降低,从而大大降低线性曲面中三角形的数量.实验结果表明,该方法能够实现实时的三维实体模型快速绘制,具有重要的应用价值.     

A quality controllable multi-view object reconstruction method for 3D imaging systems

This paper addresses a novel multi-view visual hull mesh reconstruction for 3D imaging with a system quality control capability. There are numerous 3D imaging methods including multi-view stereo algorithms and various visual hull/octree reconstruction methods known as modeling from silhouettes. The octree based reconstruction methods are conceptually simple to implement, while encountering a conflict between model accuracy and memory size. Since the tree depth is discrete, the system performance measures (in terms of accuracy, memory size, and computation time) are generally varying rapidly with the pre-specified tree depth. This jumping system performance is not suitable for practical applications; a desirable 3D reconstruction method must have a finer control over the system performance. The proposed method aims at the visual quality control along with better management of memory size and computation time. Furthermore, dynamic object modeling is made possible by the new method. Also, progressive transmission of the reconstructed model from coarse to fine is provided. The reconstruction accuracy of the 3D model acquired is measured by the exclusive OR (XOR) projection error between the pairs of binary images: the reconstructed silhouettes and the true silhouettes in the multiple views. Interesting properties of the new method and experimental comparisons with other existing methods are reported. The performance comparisons are made under either a comparable silhouette inconsistency or a similar triangle number of the mesh model. It is shown that under either condition the new method requires less memory size and less computation time.