基于斷層數(shù)據(jù)的三維重建理論與技術(shù)的研究.pdf

1、基于斷層數(shù)據(jù)的三維重構(gòu)是三維數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化技術(shù)的主要研究?jī)?nèi)容,重構(gòu)物體的三維模型也是分析、仿真的前提,該文以此為背景,對(duì)斷層數(shù)據(jù)的三維重建及其相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究,主要包括輪廓線間的拼接方法、重構(gòu)中直接影響模型精度和使用價(jià)值的對(duì)應(yīng)、分支、光滑等關(guān)鍵問題的解決.運(yùn)用面繪制算法重構(gòu)三維模型時(shí),需用三角形或多邊形填充在相鄰輪廓線間,形成物體表面.該文以三角形形狀最優(yōu)為目標(biāo),提出了按照最小內(nèi)角最大準(zhǔn)則進(jìn)行Delaunay三角剖分,當(dāng)可選三角形的最小內(nèi)

2、角相等時(shí)再運(yùn)用最短路徑法進(jìn)行輪廓線拼接的算法.使用該方法計(jì)算復(fù)雜度小,易于實(shí)現(xiàn)而且構(gòu)造出的三角形具有較好的形狀,但是當(dāng)斷層的上、下兩條輪廓線的中心點(diǎn)相差較遠(yuǎn)時(shí)運(yùn)用該方法會(huì)出現(xiàn)錐體現(xiàn)象,該文通過質(zhì)點(diǎn)對(duì)齊的方法解決該問題,克服了使用最大包圍盒法運(yùn)算量大,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的缺點(diǎn).由于每一斷層輪廓線個(gè)數(shù)可能不同、存在輪廓線嵌套等現(xiàn)象,在建立實(shí)體的幾何表示前應(yīng)先進(jìn)行拓?fù)渲貥?gòu),把每一斷層輪廓線分類以確定輪廓線所屬實(shí)體,保證幾何重構(gòu)的正確性.該文通過引入嵌套

3、矩陣構(gòu)造斷層輪廓線所對(duì)應(yīng)的嵌套樹,然后再構(gòu)造兩相鄰嵌套樹中具有相同深度結(jié)點(diǎn)的最小生成樹的方法來解決輪廓線的對(duì)應(yīng)問題,并且在最小生成樹的構(gòu)造中以兩輪廓環(huán)相互覆蓋區(qū)域的大小作為約束條件.該方法通過引入嵌套矩陣使得嵌套樹的構(gòu)造易于實(shí)現(xiàn),然后把基于覆蓋的對(duì)應(yīng)方法和全局輪廓對(duì)應(yīng)方法結(jié)合起來,既降低了三維重構(gòu)時(shí)輪廓拓?fù)潢P(guān)系判斷的復(fù)雜性,又能夠比較準(zhǔn)確的確定輪廓對(duì)應(yīng)關(guān)系.對(duì)同一個(gè)實(shí)體當(dāng)相鄰斷層的輪廓線數(shù)目不同時(shí)需要解決分支問題,針對(duì)多個(gè)不重疊的輪廓線

4、而產(chǎn)生的分支問題,一個(gè)解決辦法是把多分支轉(zhuǎn)化成一組單分支問題,由于相鄰斷層距離較小,上、下輪廓線應(yīng)該具有一定的相似性,該文提出了按照多輪廓線周長(zhǎng)的比率把多分支問題轉(zhuǎn)化為若干個(gè)單分支問題進(jìn)行重構(gòu)三維實(shí)體,試驗(yàn)證明該方法是可行的.由于原始數(shù)據(jù)稀疏,需要通過一定的方法對(duì)填充在相鄰輪廓線間的三角形或多邊形進(jìn)行擬和,以達(dá)到光滑的效果,該文最后在三角格網(wǎng)上構(gòu)造Bezier三角曲面,從而不僅使構(gòu)造出來的格網(wǎng)具有較好形狀,又提高了表面的光滑程度.實(shí)驗(yàn)表