一种改进的体素化邻近点搜索算法

针对多传感器同时建图与定位SLAM(simultaneous localization and mapping)系统,在室外大面积特征过多环境中,因为特征不匹配而导致的精度误差、系统缺失鲁棒性等问题,提出一种改进的体素化邻近点搜索(voxelized generalized iterative closest point)算法。首先利用激光-惯导-视觉各传感器分别对不同环境感知可以优势互补的特点,提出一种特征可信性筛选方法,给予系统一个精确的初始猜测。然后将视觉特征子集通过深度信息与点云数据关联,通过加入视觉约束筛选可观测性高的体素化的目标点云群,在减少计算复杂度的情况下,使定位建图更加精确。仿真实验证明,当运用此算法的多传感器融合SLAM系统在特征点云较多的环境中建图时,与LVI-SAM系统对比定位误差减少12.335%;在运行线速度超过10 m/s时,提升了系统的鲁棒性,具有较强的可行性。

城市地下空间资源质量模糊综合评估与3D可视化

采用模糊综合评估方法,构造了地下空间资源质量评估指标的隶属函数,并确定了隶属度,建立了权重向量与模糊关系矩阵复合运算的模糊综合评估模型.同时提出了基于Grid+Voxel的评估基本单元体空间划分方法.并以北京CBD为例,采用模糊评估模型和基本单元体划分方法,在GeoMo3D系统中进行了地下空间资源质量评估,得到了3D可视化评估结果.结果表明:模糊综合评估和基于Grid+Voxel的基本单元体空间划分能够合理表征地下空间资源质量,是城市地下空间资源质量评估及其3D可视化的一种有效的新方法.

基于体着色的植物构型三维重建和可视化模拟

对植物进行三维重建通常利用立体视觉原理,由于立体匹配无法自动完成,加大了对植物构型时空变化的研究难度。根据体素颜色赋值法,设计了记录植物空间变化的体素三维重建系统,并利用其重建出植物点云数据,提出了针对植物体素点云数据进行滤波、分类及提取植物构型信息的算法,基于Open Alea利用植物构型信息,建立植物构型模型并实现可视化模拟。采用阴香(Cinnamomum burmannii)枝条作为样本对该三维重建系统进行验证,结果表明,该系统能够自动重建枝条构型组织茎叶的点云,抽取植物构型信息的算法能快速正确得到枝条拓扑和几何参数,并用得到的参数进行植物构型可视化模拟。该文对植物三维重建提出了一种新的思路,为数字农业中自动重建植物做出了探索性研究。

三维可视化技术及其在层序地层分析中的应用

油田开发工作中面临的许多复杂地层对比问题对层序地层学理论和应用技术提出了更高的要求 ,而三维可视化技术是一种基于三维体的真三维计算机解释技术 ,利用该技术可对三维地震数据直接解释地层的构造、岩性及沉积特征 ,尤其在分析地层的沉积体系方面可显示出其巨大的优势。本文在研究某油田复杂的层序地层关系时 ,将传统的层序地层分析方法与三维可视化技术相结合 。

体图形学

体图形学是计算机图形学中新崛起的一个重要分支，它在吸收传统计算机图形学和计算机影像技术等有关知识的基础上，逐步形成自己独特的概念、理论和方法。把传统计算机图形学与体图形学进行了详细对比，并在此基础上评述二者的优缺点；对体图形学的发展历史、研究现状和发展趋势进行综述。

医学图像三维可视化

本文详细综述了在医学图像三维可视化领域应用广泛的各种体绘制技术 ,进一步展示了在可视化领域结合因特网技术的最新发展方向。在比较各种体绘制技术的基础上 ,提出了适合在高档PC上开发用于计算机辅助手术导航系统的三维可视化方法。

真三维显示在医学教育与仿真中的应用

研究了真三维显示技术在医学影像中的应用。使用CT、MRI、DSA原始医学影像作为数据源,对影像进行图像分割与三维重建,在此基础上进行真三维数据转换,运用计算机视觉技术开发互动教学系统。构建了基于真三维显示技术的医学教育与仿真系统,可呈现与器官组织空间结构一致的立体医学影像,并进行互动仿真操作。真三维显示技术将是医学教育与仿真的重要手段,可为医学教育提供最逼真的模拟实践平台。

三维地矿工程体视化技术

描述了体视化技术的主要过程。对地矿工程的两种 数据,即离散的钻孔采样数据和连续的工程布置几何模型数 据,分别通过插值处理和体素化处理形成三维规则体数据 场。最后,通过对体视化的各种算法和地矿工程数据的特点 进行了剖析,给出了一种改进的光线投射法,并结合某一铁 矿山的情况进行了模型验证。

地矿工程可视化仿真中品位与储量的计算实现

通过品位与储量等矿石属性计算的实现,为矿床的三维可视化仿真提供体素处理手段.首先对原始采样数据进行预处理,以构造满足需要的规则体数据;其次,提供了泰森多边形法、距离幂次反比法、克立格法等三种插值方案,供用户结合矿山实际选择适合的计算方法;最后基于不同插值方法下的规则体素信息计算任意指定范围下的矿石品位、储量等属性.

基于FPGA的真三维显示器构建

通过介绍已制作的真三维显示器,解释了基于可视体素的显示技术。针对LED真三维显示分辨力较低的问题,采用了数字光投影的真三维显示方案,提出了基于FPGA的多机同步投影方法,实现了较高分辨力的空间可视体素显示。实验证明,该方法可保证真三维显示的实时性,降低系统对机械转台与光学元件的要求,为立体影像的互动提供了可靠的硬件基础。

真三维显示中的片源获取方法

介绍已制作的真三维显示器,解释基于可视体素的显示技术.针对三维模型的海量数据生成问题,提出基于虚拟结构光的真三维片源获取方法,实现模型的空间数据生成.仿真结果为大型真三维显示器参数设计理论提供依据.实验证明,该方法可为真三维显示提供彩色、高分辨率的片源.

三维可视化技术在矿产资源勘探领域中的应用探讨

地质体三维可视化技术的研究是“数字勘探”领域的重要组成部分,本文针对矿产资源勘探数据的特点,研究了适合地质体信息三维可视化的体素模型和空间插值算法。基于交互式数据语言(IDL),开发了三维数据可视化软件;该软件能够快速、准确地将地质体的空间展布形态以及物性特征展示出来。

快速有效的半自动组织分割技术

针对医学可视化和虚拟内窥镜技术中的组织分割问题 ,提出边界模型和局部特征结构相结合的半自动解决方法 通过给定的特定体素点 ,结合边界模型找出特定组织的内部、外部体素 ,对边界体素计算汉森矩阵的特征值并按其特征结构进行分割 该方法只需要计算边界体素汉森矩阵的特征值 ,能够快速。

心脏体素化三维模型感兴趣血管交互式显示方法研究

通过应用线性八叉树将心脏三维模型离散成体素以快速提取并显示局部任意感兴趣血管,把三维模型离散成体素后,利用多边形交互区域选择感兴趣体积内部体素。根据26-邻接体素的拓扑关系和体素互信息相似度比较结果,最终确定最佳深度和最佳互信息阈值分别为14和-1.375,以此来寻找感兴趣体积中同一组织的体素集合。最终实现了三维医学影像中任意感兴趣血管的精确显示,该技术可被视为用一个提取工具将任意局部三维模型进行提取并进行四维动态显示的过程。实验结果表明:与C-V三维分割算法精度90.1%相比,本分割算法平均精确度达到96.02%;运行时间从13.8s缩短为10.7s;四维播放帧数最大40FPS,基本满足了血管三维分割的临床需求。该算法不仅可以快速地分析局部病灶的生理学特点和病理特征,而且让医生更加直观、便利地观察病人心脏任意局部血管的实际运动状况,以便做出临床决策。

基于多视觉传感器的受电弓滑板磨耗检测系统设计

针对列车受电弓滑板磨耗检测需求的不断增加,设计一种基于多视觉传感器的受电弓滑板磨耗自动检测系统。该系统通过安装在检测线龙门架上的多台视觉传感器获取受电弓滑板高精度三维点云,通过建立基于多视觉传感器的组合标定模型,将各视觉传感器坐标系下的滑板数据统一于全局坐标系下,拼接得到完整的滑板表面轮廓;采用基于矩形包围盒的体素栅格对原始滑板点云进行下采样,采样后的点云通过密度聚类算法对滑板和托板进行目标数据聚类;最后拟合托板平面,根据滑板平面和托板平面的高度差计算滑板剩余磨耗量。通过试验证明,该系统在保持较高测量精度的情况下,同时具有较高重复精度、稳定可靠,达到工程实际应用要求。

人体MCNP重复结构辐射计算模型可视化方法

人体体素模型包含体素数目巨大,在应用MCNP(Monte Carlo N-Particle Transport Code)进行剂量计算中通常采用重复结构形式,但是却存在几何正确性校验困难等问题。本文研究一种快速和准确的人体辐射计算模型可视化方法。该方法通过MCNP输入文件中的栅元描述获取相同材料的体素信息,对其赋予三维坐标值并深度合并。在保持几何形状不变的前提下,成功构建器官模型,实现了对其进行三维显示与交互。测试结果验证了该方法对于人体重复结构计算模型几何校验的正确性与高效性。

带约束的体元属性插值方法与可视化表达

在地质体体元剖分、属性插值中如何实现属性模型和空间结构模型的一致性,体现地质知识的表达,是一个难点问题。融合边界表示法和角点网格模型,以B-Rep表达地质体空间形态,以角点网格模型离散化地质体,建立地质体三维结构模型及其属性模型。充分考虑到地质原理和相关的地质约束条件,对位于断层面两边同一地层插值时,采用"距离环绕法"求点对距离参与插值计算。在地质体建模时引入"等时地层"的概念,纵向上采用分层插值的方式对属于同一等时地层的地质体属性数据进行求值,横向上采用分区域插值的方法,通过提取沉积相边界来添加控制线约束插值,很好地解决了地质体结构模型对地质体属性模型的插值约束问题。将理论与实践相结合,利用福州三维城市地质数据,将基于角点网格的体元模型和三维属性插值算法实际应用到三维城市地质系统的建模中。

真三维影像的编解码和几何校正方法研究

通过介绍真三维显示模型,解释了基于可视体素的显示技术.针对LED真三维显示分辨率较低的问题,采用光投影阵列的真三维显示方案,结合真三维显示固有的连续图像的特性,研究了真三维编解码算法,建立了基于光线追踪的几何校正模型.实验证明,该方法可构建实用的高分辨率真三维显示器,同时能够展示准确的物体.

一种无需包围盒的自适应采样可见外壳生成算法

针对可见外壳的体构造方法需要事先知道包围盒和转成三角面表示时低曲率区域存在大量小三角面的问题,本文提出一种基于体素生长的自适应采样可见外壳构造方法.将物体三维表面视为等值面,用多目立体匹配的方法求得等值面附近的一个空间点;然后以该点为中心构造体素,将体素在等值面上生长直至遍历整个等值面;同时根据体素的曲率变化控制下一个生长体素的大小.实验结果表明本文方法在不知道物体包围盒大小的情况下能够计算出可见外壳,而自适应采样可解决过多小三角面的问题.

真三维立体显示系统中的体视观察算法分析与实现

在简要介绍真三维立体显示系统的基础上,以直线运动模型为出发点,对其中的体视观察算法进行了数学分析,并对可视体素进行了定义。最后结合象空间的光线投影法,提出了一种有针对性的体视观察算法实现思路。