基于层次B样条的网格模型变形技术

针对常用的网格模型提出了一个基于层次B样条控制的三维网格空间变形框架.首先由用户交互地选取编辑区域,由程序完成编辑区域的参数化和均匀重采样;然后用层次B样条光顺拟合这些均匀采样点,所得的B样条曲面作为网格模型的基曲面,计算待编辑区域中网格顶点相对该B样条基曲面的局部坐标,该局部坐标平移、旋转不变,可视为模型的内蕴几何特征,并作为变形操作中的不变量.用户通过编辑层次B样条基曲面或者直接编辑三维网格模型,可实现多分辨率变形.实验结果表明:该方法操作直观方便,无论对整体还是局部变形,都能取得可控、可靠的变形效果,且采用B样条曲面的控制手段易于与已有的造型系统合成.

基于并行计算和多层次B样条的肺部CT-PET图像配准

为了提高医学图像配准的效率,提出一种基于并行计算和多层次B样条函数的图像配准方法。该方法提取图像均匀内部点及轮廓点作为参考图像特征点,采用并行计算技术在浮动图像上选择特征点对;在形变过程采用B样条曲面函数插值来完成,通过多层次B样条函数逐步优化形变效果。实验结果表明,该方法适合于肺器官CT-PET图像快速配准。

基于层次B样条的自由形状特征重用

借助层次B样条技术提出了一种自由形状特征的重用算法.首先利用低通滤波和泊松方程对源曲面上特征区域进行基面与细节特征的分离操作,求得基面与特征之间的偏移矢量场;然后利用平面参数化将偏移矢量场应用到目标曲面上完成特征重构;最后借助层次B样条技术优化重用结果.实验结果表明,该算法能够有效地完成自由形状特征的重用.

基于散乱数据的层次B样条曲面重构与优化

运用B样条曲面的表示方法,构造了初始B样条曲面网格控制点逼近散乱点集,在此基础上构造包围盒进行局部搜索,用于误差检测,将查找问题转化为计算问题;并采取单元凝聚方式处理小单元,减少了误差超限的子区域个数,最后在误差超限的子区域内优化曲面.由粗糙到精细,实现了散乱数据的曲面重构与优化.该方法在误差检测和区域处理上进行修正,从而加快了搜索速度,简化了计算.算例表明,算法简单易行,逼近效果良好.

基于层次B样条和部分区域层次B样条实现多模医学图像配准精细化

基于B样条的配准局部控制性好、计算速度快,但是其配准精度和配准时间受控制网格疏密程度的影响,难以满足有局部形变情况的需要。部分区域多层次B样条方法,先采用稀疏网格对图像进行全局粗配准,再对局部区域使用密集网格进行细化配准。针对图像中的变形较大的部分区域,利用不均匀网格来处理图像中的变形,保证了结果的精度和速度。

基于均匀网格多层次B样条的CTA图像的运动向量场插值算法及加速实现

针对薄板样条(thin plate spline,TPS)的运动向量场插值方法在冠状动脉CT血管造影(computed tomography angiography,CTA)成像技术中运算速度慢和配准精度不高等问题,该研究团队提出了一种均匀网格多层次B样条(multi-level B-spline,MBS)的运动向量场插值方法,一方面利用B样条的局部性原理以多尺度方式从稀疏网格逐层细化来提高配准的精度,另一方面利用分割矩阵的数学方法对运动向量场进行插值,有效地降低了插值的运算时间。实验证明,所提方法实现了CTA图像的高效配准。

基于JS测度和层次B样条的医学图像弹性配准

为了精确得到图像的不规则局部几何变形,提出了一种基于标记点的医学图像弹性配准新方法。首先用Jensen-Schur(JS)测度对图像进行粗配准,然后用该测度自动选取标记点对,最后用能够解决逼近精度和光滑性平衡问题的B样条细化的层次B样条插值技术来实现图像弹性配准。实验表明,本文提出的标记点自动选取方法能够产生准确的表示不规则局部变形的标记点对,所提出的配准方法能够产生光滑、准确的弹性配准变换。

多层次非均匀B样条曲线重建

提出了一种快速有效的B样条曲线重建算法.该算法利用多层次B样条技术,通过在误差超限节点区间插入新节点,从而生成一系列多层次B样条曲线来逐渐逼近给定的数据点集.当层数足够多时,多层次B样条曲线可以达到用户指定的精度,最后输出的多层次B样条曲线用一个等价的B样条函数表示.该算法在计算每层B样条曲线的控制顶点时不用求解一个关于控制顶点的线性方程组,而且从第二层开始,控制顶点的计算是基于超限的误差,因此可以显著减少计算量.实验结果表明该算法可以快速有效重建用户指定精度的B样条曲线.

B样条在三维心外膜动态标测模型仿真中的应用

为了实现全心房标测，利用多层次 B 样条插值算法实现全心房表面模型的曲面拟合，给出多层次双三次均匀 B 样条插值 算法和插值结果，生成三维波动图。结果表明，使用该方法能够直观反映房颤等复杂性心律失常除极波的非规则传导过程。

混合样条大尺度医学图像弹性配准算法研究

针对大尺度形变医学图像配准速度慢和精度低的特点,提出一种结合薄板样条(TPS)和B样条的弹性配准方法。该方法采用尺度不变特征变换算法(SIFT)进行图像特征提取与匹配,利用TPS算法将特征点对作为输入进行预处理,以降低浮动图像的形变尺度,从而提高下一步B样条配准的速度与精度。然后使用局部区域细化层次B样条方法将TPS生成的较稀疏的形变网格作为初始网格,结合有限记忆优化算法(L-BFGS)对控制网格作进一步处理,此过程只对形变较大的局部区域进行细化,以实现与参考图像的快速精确配准。实验结果表明,该方法较层次B样条方法有效地提高了配准的速度和精度。

基于自适应自由变形法和梯度下降法的胸部多模医学图像配准

为了实现胸部多模态医学图像的自动配准,提出了一种基于层次B样条自适应自由变形法和梯度下降法的配准方法。首先采用GVF Snake与Canny算子实现边缘提取,并自动配对特征点;接着,采用矩主轴法对多模医学图像进行全局粗配准;最后,基于层次B样条自适应自由变形法对多模态医学图像进行自动细配准,并且采用梯度下降法以及最大信息熵准则加速求自由变形系数。实验证明该方法不仅效率高,而且配准效果好。

基于Qt和OpenGL的三维地质建模

利用曲面插值方法将用户实际测绘出的地层离散控制点插值成光滑的曲面,进一步获得光滑连续的地质界面的三维地质模型,用于表达各种地质界面。首先介绍几种适合中、小规模数据的常用插值方法,并对比其插值效果,然后介绍基于层次B样条插值方法,该方法可应用于大规模散乱数据插值中。软件基于Qt和OpenGL进行开发,已经在工程地质中得到很好的应用。

点模型的多分辨率形状编辑(英文)

提出了一种基于几何细节映射的点模型的形状编辑方法.几何细节是曲面的一个重要属性,定义几何细节为原始曲面及其基曲面之间的向量差,该基曲面由多层次B样条所构成.通过基曲面上的局部仿射坐标,则可以得到与之对应的多分辨率几何细节表示,曲面的低频信息和高频信息易被用户所指定的频段分离.通过调节基曲面的形状,再将这些几何细节映射上去,可以对模型进行保细节的变形;如果将几何细节映射到其他物体上,将可以得到几何细节迁移的结果.为点模型开发了多种特征保持的编辑算子,实验结果表明,所提出的方法是一种有效的点模型造型算法.

结合平衡控制的动作过渡算法

为了有效地利用运动捕获数据来驱动虚拟人物 ,研究了动作过渡中的约束求解问题 .该运动学约束求解可由解析的 IK算法快速完成 ,但需对每帧附加约束 ,以保证解的连续性 ;同时 ,为了使生成的动作更加真实 ,提出了一种在动作过渡的关键点求取平衡姿势的方法 ,并通过构造偏移映射 ,将其叠加到已生成的动作过渡序列图象上 ,从而较好地模拟了动态平衡过程 .

胸部多模医学图像快速配准

为了实现胸部多模态医学图像的自动配准,提出了一种基于层次B样条自适应自由变形的快速配准方法。首先采用C-V水平集方法实现感兴趣区域的提取,并基于并行计算实现自动配对特征点;接着,采用矩主轴法对多模医学图像进行全局粗配准;最后,基于层次B样条自适应自由变形法对多模态医学图像进行自动细配准,并且采用梯度下降法以及最大信息熵准则加速求自由变形系数。实验证明该方法不仅效率高,而且配准效果好。

基于运动随机性的群体运动合成

运动捕获技术是目前人体动画领域最有前途的技术之一。针对其重用性问题,多种运动编辑方法被提出。然而,这些编辑方法大都针对单个角色运动进行处理;现有的群体运动方法更多的考虑的是运动决策、运动协调。另外,现有的基于物理的动画方法仅仅考虑利用位置随机性来增加变动。通过对单角色捕获运动,施加位置和时间随机性,并结合反向动力学与多层次B样条拟合技术,来合成逼真的群体运动。

一种重构数字地形模型方法研究

提出了一种从CAD的DXF图形接口文件中提取地形等高线图元几何数据、应用层次B样条逼近算法对大规模散乱数据作曲面拟合来重构三维地形模型的方法,并研发了实现软件.解决了直接由CAD地形图建立地形模型的问题,为利用已有资料提供了有效途径.

基于逐步细化特征提取的医学图像弹性配准

针对基于特征点的弹性配准方法对局部存在较大尺度形变的医学图像配准精度较低的不足,提出一种从全局到局部逐步细化的特征提取弹性配准方法.该方法首先采用尺度不变特征变换算法(scale invariant feature transform,SIFT)对图像进行特征提取与匹配以完成初步配准.然后通过计算参考图像和初步配准图像中所有控制点的领域均方差(mean square difference,MSD)寻找存在较大尺度形变的局部区域,在这些区域使用互信息再次进行特征提取,并利用层次B样条插值实现图像的精确配准.实验结果表明:与基于互信息的特征提取配准方法相比,该方法在保证配准精度的同时,有效地提高了配准速度.

A survey on the local refinable splines

This paper provides a survey of local refinable splines,including hierarchical B-splines,T-splines,polynomial splines over T-meshes,etc.,with a view to applications in geometric modeling and iso-geometric analysis.We will identify the strengths and weaknesses of these methods and also offer suggestions for their using in geometric modeling and iso-geometric analysis.

三维地质建模的几种插值方法比较

本文对三维地质建模过程中所涉及的散乱点插值问题进行了讨论,对在地质建模领域流行的插值方法如:离散光滑插值、径向基函数插值、神经网络、层次B样条等方法进行了检验对比。