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,可以加快医学图像的三维重建。

基于移动立方体法的矿体三维绘制技术

利用计算机技术进行矿体形态的模拟对指导矿山开采设计具有重要的意义。提出了一种基于移动立方体法的矿体绘制算法,研究了该算法的关键技术,即根据矿石品位寻找矿体的边界体元,在体元内构造三角面片拟合等值面。给出了求等值面的算法流程。采用该技术在某铁矿进行了实际的应用,取得了逼真的效果。最后,指出了该技术的进一步发展方向。

超立方体法在SM4算法S盒中的应用

S盒是商用密码算法SM4中最耗时的一部分,因此构造高性能的S盒具有重要意义.为了显著减少SM4算法进行加解密运算的延时,我们引入了N维超立方体法构造S盒,在硬件电路的实现上,相比于传统S盒的查表法延时缩短6%,面积减少17%.此方法同时适用于其它对称加密算法中的S盒变换,具有可借鉴性.

粗糙表面分形维数估算的改进立方体覆盖法

岩石断口表面形貌的定量描述是评价其力学行为的基础。在粗糙表面分形维数估算的立方体覆盖法基础上,提出了估算粗糙表面分形维数的改进立方体覆盖法。进一步根据粗糙表面形貌的有关数据,采用立方体覆盖法和改进的立方体覆盖法分别对同一粗糙表面估算其分形维数值,并进行了对比分析,发现改进的立方体覆盖法不仅具有直接覆盖法的优点,其估算过程也更加直观和方便。

基于立方体格网法的树冠体积计算与预估模型建立

以北京地区10种常见乔木为研究对象,通过三维激光扫描仪获取其点云数据,利用树冠表面三角网配合立方体格网法计算其树冠体积,与点云中提取所得的林木因子分析建立树冠体积和胸径、树高、平均冠幅、冠高的预估方程,并检验其精度。以银杏为研究目标进行了实验,结果表明:银杏的树冠体积与胸径、树高、平均冠幅、冠高均显著相关,通过分析选取了银杏树冠体积的三因子(胸径、平均冠幅、冠高)最优模型,并对模型进行了检验,检验结果表明,模型拟合效果较好,预估精度达到90.5%,可以使用该模型进行银杏的体积估算;同时对所选其他树种进行三因子模型拟合,模型检验结果表明,三因子模型均能够较好地对该树种的树冠体积进行估测。

粗糙表面分维计算的立方体覆盖法

针对三角形棱柱表面积法和投影覆盖法在计算粗糙表面分形维数中存在的问题 ,提出了计算粗糙表面分维的立方体覆盖法 ,对计算结果进行了对比分析 ,并进一步对表面分维计算中的有关理论问题进行了分析 .发现立方体覆盖法作为一种几何意义上的覆盖法 。

采用立方体取样法提高小麦根系研究精准性的探讨

为减少取样误差,提高小麦根系研究的精准性,于2018—2020年分别采用立方体取样法(CSM)、根钻法(CK1)、挖掘法(CK2)对西农979、周麦27进行不同生育时期不同土层根系生长发育和活性的比较研究。结果表明,相较于CK1和CK2处理,CSM处理的根干质量、根长、根表面积和根体积测定值较高,20~40 cm土层中不同处理上述指标测定值的差异大于0~20 cm土层,且在生育后期不同取样方法上述指标测定值之间差异较大。相较于CK1和CK2处理,CSM处理的根系活性测定值较高,通过不同取样方法测定的根系活性差异较大,尤其是在生育前期,而生育后期差异缩小;全生育期不同土层中根系活性的差异较大,表现为0~20 cm土层高于20~40 cm土层,而20~40 cm土层中不同取样方法下根系活性测定值的差异大于0~20 cm土层。相关性和回归分析结果表明,不同土层中不同取样方法根系性状测定值间呈极显著正相关;通过回归方程的建立,可根据CK1、CK2处理的根系性状测定值估算CSM处理根系性状测定值,从而对CK1、CK2的测定值进行矫正。比较而言,立方体取样法虽然操作要求高,但获取的根样代表性强,根系性状调查分析精准度高、误差小。

矢量与栅格结合的三维地质模型编辑方法

三维地质模型主要通过剖面构造·自动建模方法要求这些剖面基本平行,并且相邻剖面地质体的差别不能过大·本文针对剖面数据较少且不平行的情形,设计了人机交互的三维地质模型构造方法,利用普通多面体栅格化算法和由MarchingCubes算法得到的光栅矢量化,实现了光栅和矢量模型的相互转换·在保证模型间拓扑正确的基础上,提高了地质模型的编辑效率,并在实践中得到了检验·

Marching Cubes算法改进研究及应用

对MC算法进行了改进和优化,运用渐近线判别法解决了原有算法的二义性问题,改善了生成图形的质量;利用线性八叉树结构提高了图形的绘制速度,使实时绘制和交互操作成为可能。运用改进后的MC算法,结合某铁矿实测数据进行矿体表面三维重构,得到了满意的效果。

变分辨率的曲面重建算法

在研究平均二次误差与曲面曲率关系的基础上,提出了变分辨率的曲面重建算法。该算法首先在给定的平均二次误差门限下,自适应于曲面曲率大小,将最小立方体包围盒按八叉树结构分割成许多大小不同的立方体,并在立方体内部用Marching cubes(MC)算法进行等值面提取;然后用垂直投影法对大小不同且又相邻的立方体间产生的缝隙进行拼接,并输出最终的网格模型。算法的主要优点是能自动用较大和较小的三角形分别去逼近曲面的小曲率和大曲率区域,不但能够恢复模型的细节,而且大量减少了三角形数目。应用实例表明,算法效果良好。

用MC算法优化基于SPH的海浪粒子模型

结合风浪场复杂的动力学、时空特性以及对目前海浪仿真方法的研究总结,针对海浪仿真模拟中存在的真实感不足,难以模拟海浪破碎等问题,根据流体的物理特性,采用光滑粒子流体动力学(SPH)的方法实现了海浪的动态演变仿真。然后针对基于SPH方法的海浪粒子模型存在的离散性和真实感较差的问题,采用一种基于移动立方体法(MC)的海浪运动的自由表面抽取算法,完成了海浪场的表面建模,优化了基于粒子系统的海浪模拟效果。实验表明,用MC算法优化的方法既满足了海浪动态演变的仿真要求,又使水体模型更加连贯,更接近真实水体效果,优化效果较为明显,是综合利用体绘制与面绘制法实现三维可视化模拟的一次成功的探索。

MRI脑序列图像的三维重建算法研究

针对MRI脑图像分割和三维重建中存在精度与效率不高的问题,提出了一种MRI脑图像分割与三维重建方法。首先,采用双边滤波法对MRI脑图像进行去噪;其次,通过一种改进的区域增长算法对MRI脑图像进行了颅骨去除;同时,再利用改进的模糊空间聚类对脑图像中的组织进行聚类,以准确提取脑白质;最后,将提取出来的脑白质通过规则移动立方体法进行了三维重建。所给实例表明,对MRI脑序列图像的重建效果良好,为后续的定量分析和可视化打下了良好的基础。

基于体积估算岩石断面分维的算法研究

在计算岩石断裂粗糙表面分维时,为充分考虑利用基于激光扫描的断面高程数据,通过将各数据点连接构成类棱柱平行体或3面平行体直接覆盖粗糙断裂面,根据盒维数直接定义,提出体积覆盖算法。与传统的立方体覆盖法相比,体积覆盖法可以直接利用无须修正激光扫描点数据,避免立方体覆盖法坐标系位置差异导致的计算分维值差异,通过直接计算覆盖平行体体积估算岩石断面分维。进一步比较两类不同的平行体覆盖方法,针对同一粗糙表面,体积覆盖法计算的岩石断面分维均具有较高的精度,很好地克服了其他覆盖法中对覆盖格子形状(全部立方体或全部圆柱体)的统一要求,具有很强的适用性。

医学图像三维重建面绘制算法研究

面绘制是医学图像三维重建中能够快速绘制出物体表面轮廓的方法,面绘制比体绘制具有更快的速度。该文首先简单介绍了三维重建的一般流程,然后分别论述了三维重建面绘制的立方块法、移动立方体法、移动四面体法、剖分立方体法、表面跟踪法、网格简化的方法以及现在常用的三维可视化开发工具。

超声辛普森法对左心室收缩功能的测定

目的探讨辛普森法对左心收缩功能测定的临床价值。方法对临床确诊有心脏病合并心功能不全的患者60例、经辛普森法对左心收缩功能进行测定。将其结果和传统立方体法及临床表现比较,判断其临床意义。结果辛普森对左心收缩功能的测定优于传统的立方体法。结论辛普森法是一种值得推广的无创心功能超声测定方法。

基于综合分析方法的变压器故障诊断技术与软件开发

针对当前单一的分析方法难以全面诊断变压器各种可能存在的故障类型,采用综合分析方法进行变压器故障诊断。研发变压器光谱气体采集和分析系统,得到各种气体含量;进而采用改良三比值法、大卫三角形法和立方体图示法三种综合方法进行变压器故障诊断。开发了基于综合分析方法的变压器诊断分析软件。该故障诊断软件包含运行状态、历史数据、谱图和数据与诊断四大功能模块。现场应用证明了基于综合分析方法的变压器故障诊断技术的有效性。

不同混凝土强度检测方法的试验研究

本文通过对比试验,研究了超声回弹综合法、钻芯法和标准立方体试块法所测的混凝土强度三者之间的关系,着重研究了φ100、φ75和φ50三种不同直径芯样所测混凝土抗压强度的关系,并在综合分析国内外研究成果的基础上,探讨了小直径芯样与标准直径芯样所测混凝土抗压强度之间的修正关系。

有序信息在空间立方体抽样中的拓展研究

在空间调查领域中,分布良好的样本中很少会同时出现彼此接近的单元.将地理坐标作为平衡变量的立方体法存在无法捕捉总体单元的空间依赖性的不足.文章在立方体法能有效捕获总体空间趋势的基础上,创新性地引入系统抽样的思想.文章提出的抽样设计方法在保持单元空间相对位置的同时,充分利用地理坐标信息,集中相似单元点获得有序总体,使原先总体具有“空间趋势”.首先,在保持空间相关性的前提下,将抽样单元排序问题转换为单源最短路径问题.然后,利用Dijkstra算法获得有序总体,在快速立方体法的飞行阶段更新初始包含概率进行有序空间抽样.最后,通过模拟研究和实证分析表明对空间总体按照相似单元彼此靠近的原则进行排序,可减少抽样误差,获得较为均衡的样本,从而验证所提抽样思路的可行性.

VTK医学图像三维重建应用及实现

VTK是开放源码的自由软件系统,可应用于图像处理、计算机图形学和科学计算可视化,在国内外被广泛用于各行各业。介绍了VTK的基本组成、系统架构、可视化流程。并且将VTK应用于医学图像可视化,使用面绘制的移动立方体法和体绘制的光线投影法,在Microsoft Visual Studio 2005下使用C++语言分别实现了医学图像三维重建,并给出了系统实例。实践证明,使用VTK开发医学图像三维重建系统,重建效果好,开发时间少,代码重用率高。