大型管道快速测量与建模技术研究及应用

为了提高大尺寸管道测量效率和测量精度,搭建了一套具有快速、高精度、密集点云采集、实时数据处理等功能的扫描测量系统。基于坐标系变换理论,提出了一种数字摄影测量技术、双目结构光扫描技术和逆向工程重构建模技术的组合式测量方案,快速便捷地获得大范围高密度的物体表面点云,并利用三维重构软件对物体表面测量数据进行曲面重构,利用误差合成理论对测量及曲面重构过程中的误差进行了分析,论证了该方法在理论精度上满足工业生产对逆向工程的要求。将该组合式测量系统应用于大型锻造管道的测量重构,在效率和精度等各方面都取得了良好的效果。

髋臼与股骨头三维立体影像三种分离技术分析(附22例分析)

目的 比较分析髋关节三维立体影像髋臼与股骨头分离技术。方法 对 2 2例 44个髋关节进行临床诊断 :髋关节发育不良 15人 ,髋关节骨折 7人。螺旋CT扫描后进行三维立体重建 ,然后分别使用 :①阈值 (Threshold)分离法 ;②曲线切割分离法 ;③半自动立体分割法等 3种分离技术对髋关节 3D影像进行髋臼、股骨头分离。结果 采用阈值分离法 ,产生的影像Ⅳ级、Ⅴ级占总病例 5 9.1%。采用曲线切割分离法 ,病例中 10 0 %的股骨头影像在分离后都有不同程度切割损伤。半自动立体分离法 ,Ⅰ级、Ⅱ级影像占全部病例的 97.6%。结论 我们认为半自动立体分离法是获得分离后完整股骨头 。

RANSAC平面估计算法在路面物体体积测量中的应用

在利用车载单线式激光扫描仪实施路面三维重建及路面目标物体积测量的应用中,使用RANSAC平面估计算法获得了路面的0高度平面,提高了路面目标物体积计算的精度。实际测试表明,对路面上一不规则形状坑,采用注水法测量得到的坑体积为2.25 m3,点云经优化前后计算得到的坑体积分别为1.86 m3和2.10 m3,误差分别为17.3%和6.7%,点云优化过程耗时约7 s。因此,本文的路面三维点云优化方法速度快,且三维重建效果及目标物的体积计算精度可满足实际要求。

三维重建技术在工业CT中的应用

用图像的三维重建技术,实现连续断层CT图像的三维可视化是近年来国内工业CT领域内的一个重要研究方向。用三角面片连接轮廓线方法,实现了连续等间隔工业CT图像的三维重建,获得了扫描物体的三维立体显示图像。通过计算机交互操作,实现多角度、多方位观察物体,无损测量物体三维参数等功能。利用重建出的三维图像,检测人员可以获得物体更多的空间结构信息,从而提高无损检测的方便性和准确性。

基于VTK的医学图像三维可视化的研究与实现

根据当前PACS系统的需要,利用VTK—基于面向对象方法设计,功能强大的可视化类库,实现医学影像数据三维可视化系统。本文介绍了面绘制和体绘制两种常用的方法。基于VTK的体绘制重建速度快,效果逼真。

基于相位法的三维面型测量及曲面重建技术

文中采用相位法对三维面型测量和曲面重建技术进行了探讨,实现了三维信息获取和曲面重建的方法。该方法是用非相干光源投射的虚拟光栅和 CCD 摄像机构成的视觉系统对物体进行一次扫描获取物体表面的三维测量数据,这些数据经过处理后转换成*.ibl 文件,借助于 Pro/Engineer 软件重建三维物体表面。该方法快速、简便,适合于实时测量、加工,同时可实现测量、处理、加工的一体化,从而为反求工程的发展提供了一个很好的新方法。最后给出了实验,实验结果证明了方法的可行性和有效性。

基于IDL的面绘制三维重构算法研究及应用

IDL中PolyPaint面绘制算法具有多边形拓扑一致性、顶点查找边索引及顶点数目最大化等特点,可避免经典MarchingCubes可能出现的空洞问题,并提高绘制效率。提出了医学CT图像面绘制三维重构的实现方法,并与VTK的绘制时间和效果进行对比,实验结果表明IDL在面绘制时间上有较大优势。

集成逆向工程系统的开发与研究

本文介绍了逆向工程理论,建立了一个基于激光三维测量的集成逆向工程(Integrated Reverse Engineering, IRE)系统模型,并对其关键技术进行了深入研究。该系统首先利用先进激光测量方法对实物进行三维数字化处理,借助专用的曲面重构软件及CAD系统反求出实物的CAD模型,然后再按照传统的制造流程生产出产品或原型。

3-D Visualization of Medical Images with Arbitrary Sections

In this paper, with the general retrospect to the research on surface reconstruction and the marching cubes algorithm, we gave detailed description of an algorithm on the construction of object surfaces. The possible ambiguity problem in the original marching cubes algorithm was eliminated by its index mechanism. Some results on the MRI images were presented. Based on extracting and clipping contours from a set of medial slice images and setting the patch vertices values according to the gray images, this algorithm may be applied to form the arbitrary section images with three dimensional effects. It can also enhance the visual effect and interpretation of medical data.

基于隔行扫描奇偶场图像的动态物体三维面形测量

在基于傅里叶变换轮廓术(FTP)的动态物体三维面形测量中,选用隔行扫描CCD相机记录动态图像,由于其一帧中两场图像时间上的分离性,导致帧图像错位模糊,使测量误差增大甚至产生错误。针对这一问题,提出利用隔行扫描CCD获取动态物体的错位模糊帧图像分成两个单场图像,各自直接利用FTP重建物体面形的新方法。理论分析得出单场图像与准确的满帧图像重建物体三维面形是完全相同的结论;仿真及实验结果都表明该方法的有效性。该方法既保持了原有准确帧图像的重建精度,又使整个测量系统的时间分辨率提高了1倍;实现简单快捷。

基于分割MC算法的超声影像三维重建方法

为了克服传统MC(marching cubes)算法对空间所有体素进行处理时执行效率不高和分割阈值难以确定的缺点,提出了一种基于分割MC算法的超声影像三维重建面绘制方法。它将分割后的超声图像作为分割MC算法的输入,利用分割结果构造等值面,提高了三维重建的速度和质量。运用可视化开发包(VTK),采用该算法对超声图像的肝脏肿瘤及周围组织器官(血管)进行了三维重建。实验结果表明:采用分割MC算法进行三维重建的速度均在20s以内,精度高,满足临床快速性及高精度要求。该方法已经在肝癌微创治疗中获得成功的临床应用。

基于CCD摄像机石材表面粗糙度检测方法

提出了基于聚焦融合的被测石材表面三维重构方法,实现对石材大板表面微观质量的检测。通过CCD摄像机与放大镜头的组装作为图像传感器,使其在驱动电机控制下沿垂直于被测石材大板表面的方向拍摄序列显微图像。将不同层面的图像采用改进的拉普拉斯算法提取出图中所有清晰区域并融合成一幅近似全焦图片,融合后的图片包含了被测石材大板表面的全部特征信息;通过聚焦测度算子、高斯插值确定深度信息,重构出被测石材大板表面三维轮廓,得出量化的表面粗糙度数值;与触针式轮廓仪测出的数值和轮廓线进行分析比较,验证其精度和可行性。