基于医学图像序列轮廓线重建三维表面的改进算法

基于医学图像重建三维表面是医学图像可视化的主要手段之一。传统的方法直接采用由序列轮廓线生成的三角片来拟合曲面,重建的效果和表达的信息均有限。该文提出一种基于三角Bernstein-Bezier曲面拟合和纹理映射的改进算法,即在对生成的单个三角片进行三角Bernstein-Bezier曲面拟合的基础上,通过对三角片三顶点法矢的二次插值来重新计算三角Bernstein-Bezier曲面的法矢,使拟合曲面的显示效果整体连续且光滑;同时通过对重建后的表面模型施以平面剖切,并给剖切后模型的断面和截面贴上纹理来增加图像信息。该算法已运用于伽玛刀治疗计划系统中,重建效果较传统算法取得了较大的改善。     

任意散乱点集的B-样条曲面重建

为了解决工业设计中复杂形体的曲面造型问题,提出了一种张量积型的低阶B-样条曲面重建算法。先将采集到的任意拓扑形状的散乱数据点进行三次不同的参数化得到四边形控制网格,然后再采用张量积型的双二次、双三次B-样条进行拟合,在拟合的过程中采用距离函数来控制拟合误差,得到光滑的曲面。运用该方法,直接对初始散乱点集进行重建,方法简单易实施,重建效率高并且重建后的样条曲面自然满足切平面连续。与以往的方法相比,该方法在逆向工程中可以在保证连续性的情况下,得到精准的结果曲面,提高了曲面造型的质量和效率。     

基于异形曲面拟合引导的深度信息修复算法

为了克服异形投影曲面RGB-D空间的深度信息出现非预期抖动、表面采样缺失等问题,提出一种基于异形曲面拟合引导的深度信息修复算法。通过将格雷码序列图像投射于异形投影曲面对其赋予高可用纹理特征,使纹理形态为原始深度信息的修复过程提供强约束引导参照,以实现异形投影曲面的非重建式平缓区域划分。再利用原始深度信息划分结果对各平缓区域分别进行曲面拟合,然后根据拟合曲面方程对该区域内原始深度信息进行平滑修复,从而增强异形投影曲面深度信息的可用性及可信性。算法验证结果表明,该深度信息修复算法不仅能够实现异形曲面的空洞填补与平滑修复,还能够有效地减少深度信息过修复、欠修复等情况发生。     

基于椭球约束的径向基函数隐式曲面重建

对三维点云进行隐式曲面重建是解决虚拟现实等方面所存在问题的关键。本文提出 了一种基于椭球约束的径向基函数隐式曲面建模的算法,该方法在仅有点云信息的前提下仍能够 非常精确地拟合点云数据。当点云稀疏时拟合后的模型可以非常好地保证模型的主要特征,但对 于拟合大规模数据点集时,模型会出现冗余现象,保特征效果不理想且效率低下。需将点云进行 适当分割,然后并行拟合被分割点云并将它们进行光滑拼接处理。实验效果表明该算法保特征效 果非常好且效率明显提高。     

基于双参数四点细分法的曲面造型

将双参数四点细分曲线方法进行推广，提出了基于双参数四点细分法的曲面造型方法，并对其收敛性进行了分析。该方法通过对两个参数的适当调节能够较容易地控制极限曲面的形状，极限曲面能够达到C4连续，可以应用到对曲面的连续性要求较高的曲面造型中去。在给定初始数据的条件下，可通过对形状参数的适当选择来实现对极限曲面的形状调整和控制，试验表明该算法生成光滑曲面是有效的。     

多个曲面拓扑模型及光滑重建方法的研究

首先给出能够表示任意多个自由曲面拓扑的描述,该模型可用于表示反求工程中的任意物体,基于这种拓扑模型,给出了一种新的多个复杂自由曲面的重建算法,该算法能够保证相邻曲面间具有很高的几何连续性,实践证明是可靠和高效的。     

隐式T样条实现封闭曲面重建

为了简化法向偏差约束条件和优化光滑能量项,提出一种隐式T样条曲面重建算法.首先利用八叉树及其细分过程从采样点集构造三维T网格,以确定每个控制系数对应的混合函数;然后基于隐式T样条曲面建立目标函数,利用偏移曲面点集控制法向,采用广义交叉检验(GCV)方法估计最优光滑项系数,并依据最优化原理将该问题转化为线性方程组求解得到控制系数,从而实现三角网格曲面到光滑曲面的重建.在误差较大的区域插入控制系数进行T网格局部修正,使得重建曲面达到指定精度.该算法使重建曲面C1连续条件得到松弛,同时给出最优的光顺项系数估计,较好地解决了封闭曲面的重建问题.实例结果表明,文中算法逼近精度高,运算速度快,仿真结果逼真.     

基于蚁群的数据点NURBS曲面快速拟合研究

研究数据点的NURBS曲面拟合问题,提高拟合速率。针对所要拟合的数据点分布散乱,传统的基于遗传算法多次迭代,造成曲面拟合速率不高的问题。为解决上述问题,提出一种基于蚁群的数据点NURBS曲面拟合算法。通过采用蚁群寻址算法搜索出控制顶点和边界数据点集,计算曲面的权因子后完成NURBS曲面的拟合,并使用蚁群算法对拟合曲面进行优化,避免了传统方法多代遗传迭代造成的拟合速率不高的问题。实验表明,这种方法能够快速完成散乱数据点的NURBS曲面拟合,并且具有一定的拟合效率,取得了满意的结果。     

散乱数据点的细分曲面重建算法及实现

提出一种对海量散乱数据根据给定精度拟合出无需裁剪和拼接的、反映细节特征的、分片光滑的细分曲面算法．该算法的核心是基于细分的局部特性，通过对有特征的细分控制网格极限位置分析，按照拟合曲面与数据点的距离误差最小原则，对细分曲面控制网格循环进行调整、优化、特征识别、白适应细分等过程，使得细分曲面不断地逼近原始数据．实例表明：该算法不仅具有高效性、稳定性，同时构造出的细分曲面还较好地反映了原始数据的细节特征。     

密集散乱测量数据点的B样条曲面拟合研究

回顾了密集散乱数量数据点面拟合研究发展情况,针对异形边界自由曲面密集散乱测量数据点,提出一种B样条曲面多步拟合算法,其中涉及边界插值B样条曲面生成、Hardy′s双二次局部插值、规则网格数据点B样条曲面最小二乘拟合等关键技术,通过一个工程实例,对文中提出的B样条曲面多步拟合算法进行了实验验证。     

复杂曲面样条逼近的插值节点选取方法

1.引言 任意拓扑的三角形网格的曲面插值和逼近又称曲面重构,特别是样条曲面插值和逼近,是反向工程中非常重要的一部分,在CAD/CAM/CAGD以及计算机图形图像中有非常广泛的应用,是近年来讨论比较多的问题之一,其中一般包括多元样条逼近方法,Bezier样条逼近方法和NURBS逼近方法.复杂曲面的逼近可分为分片逼近和整体逼近,通常的做法     

四边曲面重建中的边界优化算法

文中针对Floater“保形参数化”方法存在的局限性,研究了四边曲面重建中,边界曲折程度的评定方法。通过比较边界上网格点的曲率值,构造形式上的四边拓扑曲面;通过对边界网格的优化剖分,获得相对平滑的边界曲线。与Floater算法相比,提出了曲折边界的平滑剖分方法,改善了重建曲面边界上的扭曲变形,为Floater重建算法在工程CAD模型中的推广提供了实用途径。     

基于表面法向差分近似的表面重建新算法*

提出一种基于表面法向差分的四向加权形状重建算法。该方法利用不同表面法向差分方法的重建核函数所具有的互补特性,通过对不同重建结果的四向线性加权可以克服经典重建矩阵的奇异性,并能增加算法的抗噪能力。     

Parametric representation of a surface pencil with a common spatial geodesic

In this paper, we study the problem of constructing a family of surfaces from a given spatial geodesic curve. We derive a parametric representation for a surface pencil whose members share the same geodesic curve as an isoparametric curve. By utilizing the Frenet trihedron frame along the given geodesic, we express the surface pencil as a linear combination of the components of this local coordinate frame, and derive the necessary and sufficient conditions for the coefficients to satisfy both the geodesic and the isoparametric requirements. We illustrate and verify the method by finding exact surface pencil formulations for some simple surfaces, such as surfaces of revolution and ruled surfaces. Finally, we demonstrate the use of this method in a garment design application.     

基于混合训练方法的RBF神经网络的曲面重构

根据径向基函数神经网络(RBFNN)具有很强的非线性逼近能力,以及强大的抗噪、修复能力等优点,讨论了目前神经网络训练方法,提出将径向基函数神经网络应用于带有噪声数据散乱数据点自由曲面的重构,并对该方法理论上的可行性和实践上的实用性进行了讨论和验证。结果表明：径向基函数网络用于曲面重构, 不仅能够有效地逼近不完善的、带有噪声的曲面,而且拟合精度高、网络的训练速度快,说明了径向基函数神经网络应用于曲面重构问题的可行性,为解决反向工程的技术关键——自由曲面重构提供了一个新的途径。     

截面线数据的曲面蒙皮重构技术研究

为了保持曲面形状的平滑性，在曲面重构过程中经常会出现曲面形状的变异，针对带有精确截面信息的截面线数据的三维曲面重构问题，提出了一种NURBS曲面蒙皮重构方法。该方法产生一个连续的NURBS曲面，改进了传统曲面蒙皮重构方法在处理非均匀截面数据点时出现的一系列问题，通过实际系统验证了该方法的有效性。     

The effect of surface waviness on friction between Neolite and quarry tiles

Friction is widely used as an indicator of surface slipperiness in preventing accidents in slips and falls. Surface texture affects friction, but it is not clear which surface characteristics are better correlated with friction. Highly correlated surface characteristics could be used as potential interventions to prevent slip and fall accidents. The dynamic friction between quarry tiles and a commonly used sole testing material, Neolite, using three different mixtures of glycerol and water as contaminants at the interface was correlated with the surface parameters of the tile surfaces. The surface texture was quantified with various surface roughness and surface waviness parameters using three different cut-off lengths to filter the measured profiles for obtaining the profiles of either surface roughness or surface waviness. The correlation coefficients between the surface parameters and the measured friction were affected by the glycerol contents and cut-off lengths. Surface waviness parameters could potentially be better indicators of friction than commonly used surface roughness parameters, especially when they were measured with commonly used cut-off lengths or when the viscosity of the liquid contaminant was high.     

数据场可视化的可变形表面抽取技术

文章主要描述了一个从标量和矢量场进行表面抽取的通用方法。在体数据场中,先给定一个初始多边形面,面的形状根据移动规则通过表面结点的迭代移动来近似场。为得到一平滑表面的良好近似,多边形网格在迭代中可局部细化。抽取的表面类型由移动规则函数决定,可以是场变量的任意函数。     

A graph-spectral method for surface height recovery

This paper describes a graph-spectral method for 3D surface integration. The algorithm takes as its input a 2D field of surface normal estimates, delivered, for instance, by a shape-from-shading or shape-from-texture procedure. We commence by using the surface normals to obtain an affinity weight matrix whose elements are related to the surface curvature. The weight matrix is used to compute a row-normalized transition probability matrix, and we pose the recovery of the integration path as that of finding the steady-state random walk for the Markov chain defined by this matrix. The steady-state random walk is given by the leading eigenvector of the original affinity weight matrix. By threading the surface normals together along the path specified by the magnitude order of the components of the leading eigenvector we perform surface integration. The height increments along the path are simply related to the traversed path length and the slope of the local tangent plane. The method is evaluated on needle-maps delivered by a shape-from-shading algorithm applied to real-world data and also on synthetic data. The method is compared with the local geometric height reconstruction method of Bors, Hancock and Wilson, and the global methods of Horn and Brooks and Frankot and Chellappa.     

基于物理的能量曲面造型方法构造过渡曲面

讨论了过渡曲面的生成问题,指出了半径过渡和PDE方法构造过渡面的局限性,提出了用基于物理的能量曲面造型方法构造过渡曲面的方法,特别是用于解决管状封闭非周期性曲面和其他曲面间的过渡问题。该文详细讨论了基于物理的能量曲面造型方法构造过渡曲面的原理及求解方法,并给出了飞行器的翼身过渡和三通过渡的实例。