基于MC算法的螺旋CT扫描数据的三维重建

在Marching Cubes(MC)算法的基础上，针对螺旋CT扫描数据的特点，提出一种改进的三维表面的快速绘制方法。通过使用体元描述表，并且对体元数据进行二值化处理，简化了数据，在绘制过程中，根据形体拓扑结构，优化了体元内部的等值面形成算法，提高了三维重建的速度和质量。     

医学图像三维重建的规则移动立方体法

标准的移动立方体（Marching Cubes,MC）算法不适合实时绘制大量的三角面片。在MC算法的基础上提出了一种能大量减少三角面片数量的规则移动立方体算法（Regularized Marching Cubes,RMC）。该算法通过建立表面判断查找表寻找等值面,不需要判断体数据中的每个立方体,起到了减少立方体数目判断的作用,从而节省计算时间;同时在等直面的合并过程中,通过确定种子等值面、设置阈值,自适应地合并已判断过的立方体中包含的面片,保证了不同精度下的合并效果。在用户设定的误差范围内,可以加快医学图像...     

发动机三维流动数值计算可视化技术研究

对三维数据场等值面Marching Cubes算法进行了改进,通过对每个顶点与三角片之间邻接关系的计算及法向量求法的改进获得交点法矢,将MC算法推广到三维非规则数据场等值面的计算,并结合发动机三维数值模拟的具体数据结构,完成了等值面及体绘制。     

基于Marching Cubes方法计算分子体积

利用Marching Cubes方法,基于分子形貌理论,提出了分子等值面模型体积的计算公式.首先,利用二进制和十进制的转换关系定义体元顶点的标号,并将与分子表面相交的体元归纳为16种不同的构型,其中包括基本构型和特殊构型.然后针对不同构型给出相应的体积计算公式,最终通过求和得到整个分子的体积.该方法的优点在于不需要重建分子表面,即可通过已知网格数据和阈值直接得到分子的体积,易于理解,并具有较高的计算效率.最后,通过几个典型分子体积计算结果的对比,证实了该方法准确有效.此外,该方法同样适用于其他从规则网格数据中提取的等值面模型体积的计算.     

基于图像分割的医学图像三维重建算法

针对Marching Cubes（MC）算法存在的数据复杂、分割方法单一和三维网格存储量大的问题,提出了先将图像进行中值滤波处理,进行了图像分割及三维网格模型简化,并给出了相应算法。实验证明运用本算法,三维重建速度和显示效果均有提高。     

医学图像三维重建方法的研究与实现

介绍了医学图像三维重建的分类及其重建方法与基本原理,对医学图像三维重建的方法作了归纳,最后详细地介绍了离散Marching Cubes算法的机理与实现过程.     

基于三维网格单元的等值面梯度抽取法

针对三维网格等值面抽取中存在的二义性问题,提出三维网格单元等值面梯度抽取法.本算法利用梯度在三维网格单元外表面计算等值点,勾勒等值面轮廓,而后以添加网格内等值点方式明确等值面在网格内部凹凸方向,提出映射后Delaunay三角面片提取法,在二维空间完成等值面抽取.为减少计算及绘制所需存储空间,采用调整步长及合并阈值的方法控制输出三角面片数量.实验结果证明,该算法可一次性抽取等值面准确轮廓,克服了Marching Cubes算法的二义性,生成面片可真实描述三维网格内部等值面走势,通过调整参数保证了等值面精度,降低了存储代价.     

基于纹理硬件的大规模体数据快速绘制算法

针对大规模的体数据 ,有限的硬件纹理内存将大大降低算法的有效性 ,提出了一个新算法用于加速基于纹理硬件的大规模体数据的体绘制。基于一个新的 4级体数据装入流水线 ,算法在绘制前快速有效的对体数据进行预处理后 ,只将对最终结果图像有贡献的体元装入纹理内存并用于绘制 ,从而有效的降低了系统负载。同时 ,提出的算法支持对原始体数据分类阈值的交互修改与分类结果的快速预处理与交互显示。实验显示 ,与原始的基于纹理硬件的体绘制方法比较 ,本文提出的算法节省了 40 %到 6 0 %的绘制时间     

数字岩心孔隙网络模型的构建方法

数字岩心技术作为一种新兴的数值模拟计算方法,通过真实的岩心样品反映岩心的内部复杂结构,从微观层面上开展对岩心孔隙结构及剩余油的理论研究,有利于提高原油采收率,为现场生产提供技术指导。介绍了构建三维数字岩心的两种常用方法:X射线扫描成像和基于岩心二维图像的重建算法,并分析了其优缺点和适用范围。以砂岩为例,定量比较了X射线、Marching Cubes(MC)算法和过程法构建的三维数字岩心。结果表明:过程法重建的三维数字岩心的孔隙连通性与真实岩心较接近,而Marching Cubes算法重建的三维数字岩心孔隙连通性与真实岩心更加接近,三维数字岩心将在岩石物理数值模拟中发挥重要作用。     

利用三维重建进行粒子统计的方法

针对单张二维图片难以准确完成粘连粒子计数与体积计算的问题,提出了一种基于重建的空间统计算法。首先对CT切片图像采用数学形态中的腐蚀处理,得到粘连粒子分离图像,然后采用Marching Cubes算法对切片图像进行三维重建,再将重建的粒子以STL数据格式保存,最后根据STL数据的特征和粒子的连通性完成统计。实验结果表明,当球形粒子随机噪声分布概率在20%以内时该方法能够准确完成粘连粒子计数和粒子体积估算。     

一种改进的基于像素的热力图渲染算法

针对格网聚类后不同像素点的数据密度可能存在较大差异,导致生成的热力图不能准确表达数据源区域分布特征的问题,文章在研究基于像素的热力图渲染算法基础上,在中心影响力计算步骤引入非线性变换的图像增强算法予以改进,同时使用改进后的热力图渲染算法、改进前基于像素的热力图渲染算法、主流地图引擎Mapbox进行了热力图渲染比较实验。实验结果表明:改进后算法与改进前算法相比,能够很好地处理由于中心灰度值分化导致热力图渲染失真的问题;改进后算法与使用Mapbox进行热力图渲染的效果基本一致,甚至在边缘区域的分布特征细节上表现更优;针对不同数量级的数据源进行热力图渲染时,改进后算法的渲染效率相比于Mapbox都有不同程度的提升。     

基于体数据变形的自适应移动立方体算法的研究

 移动立方体（Marching Cubes）算法是一种经典的三维重建方法,但是对采样稀疏的体数据进行重建时,不能满足所需的精确度要求。提出了一种基于体数据变形的自适应移动立方体算法。该算法通过自适应地改变体素顶点的位置,使得体素包含更多的图像信息从而使体素内的三角面片更加逼近等值面;同时,采用了区域增长策略对体数据进行分割从而避免了对整个体素空间的运算;对算法的并行优化提升了算法的三维重建效率。实验证明使用该算法对稀疏体数据进行三维重建,提高了重建的精确度,并且保证了重建的实时性与交互性。     

序列图像的高精度面绘制方法

分析总结前人在面绘制方面工作的基础上,提出了一种极大地提高曲面绘制精度的数学方法——有理函数插值方法,可以有效的克服MC算法（Marching cubes）？MT算法（Marching tetrahedron）等由于采用线性插值而引起的在连接三角形面片时所造成的连接二义性问题以及拓扑不一致性问题。从实际数据的三维重建中可以看出使用该方法所绘制的等值面美观？光滑,具有很高的应用价值。     

基于MATLAB对两种三角化算法的分析

面绘制是一类三维空间数据场的可视化算法。它常需在三维空间规则数据场中构造等值面。最具代表性的等值面构造方法是Marching cubes。Dual cubes是另外一种等值面构造方法。本文将基于Matlab详细分析原始marching cube和dualcube算法。     

基于逃逸时间算法的M-集渲染方法的研究

介绍了M-集及其主要的绘制方法逃逸时间算法,在此方法的基础上改变M-集内部和外部区域的绘制策略,改进了多种可以同时渲染M-集内部和外部的方法,并且得到绚丽多彩的分形图形。     

融合构型查找表与邻接查找子表的改进MC方法

针对医学图像三维可视化中移动立方体面绘制算法（marching cubes,MC）执行速度慢、效率不高的问题,提出了融合构型查找表与邻接查找子表的改进MC方法。该方法通过显性构建邻接查找子表约束体元搜索路径,使面绘制时只处理有效体元,根据邻接查找子表特点设计堆栈结构实现搜索算法,不仅提高了算法访问效率,而且减少了临时存储空间。在可视化工具包(VTK）下用改进MC方法对人体脚、胸腔、头部的CT数据集进行三维重建实验,结果表明在不损失重建质量的前提下,重建过程中遍历立方体数目缩短95%左右,重建时间缩短20%左右,提高了MC方法的执行速度和重建效率。     

基于Marching Cubes算法的多层医学图像重建实现

为了进一步增强医学三维图像的可视性,研究了用于医学三维图像重建的Marching Cubes算法,采用了双曲线渐进方法来消除其等值面连接的二义性,使用八叉树数据结构减少多层图像重建的冗余计算.在VS2005平台上,对CT医学图像序列,利用OPENGL图形库实现了基于这些方法的多层医学三维图像重建.实验结果表明:基于MC算法的多层医学图像重建比单层重建能给医生提供更多的可视化信息,具有一定的临床优势.     

一种改进的光线投射算法

光线段射算法是体绘制中常用的方法,但是其绘制速度较慢,图像质量也不是很理想。通过利用模糊阈值分割技术将整个三维数据场分类为边界区域与非边界区域,然后采用模糊增强运算进一步降低模糊性。最后再进行采样点的计算及图像的合成。实验结果表明,此方法既能提高绘制的速度,又能保证绘制质量。     

基于物理碰撞的边界处理方法

传统的光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法在模拟流体时,核函数一致性的局限性导致在边界处产生较大的数值耗散,降低了边界处粒子的密度值及压强值的计算精度,导致流体体积的错误变化,进而影响模拟效果。文章提出一种SPH方法和物理碰撞相耦合的方法,对于非靠近边界的粒子,用SPH方法计算它们的各种属性;对于靠近边界处的粒子,赋予它们静止密度,使用纯粹的物理弹性碰撞来计算其速度和位置。在此过程中,文章给出了一种有效区分靠近边界的粒子和非靠近边界的粒子的方法;此外还加速了Marching Cubes算法。通过对比实验结果发现,该文方法可以准确计算流体的密度及压强,使得流体体积更加地接近精确值。     

一种包络面的GPU渲染方法

包络面的渲染绘制是计算机图形学的重要应用技术。包络面的绘制方法的数学基础是微分几何与拓扑学的三角剖分理论。本文从这两个角度分别分析了建模方法与渲染效果之间的关系,并以一种条带剖分算法为几何基础,实现了GPU渲染包络面的3D动画。