论文：如何实现三维表面建模

[60]中的表面建模算法需对轮廓线进行插值的缺陷，取得了较好的表面重建效果。同时为了满足用户的不同应用目的，以及对绘制质量和绘制速度的具体要求，本文从MP算法的关键步骤入手，提供了多种表面生成模式供用户选择，以最大程度地满足表面建模的需要。2、提出了一种解决等值面与轮廓线的逼近精度问题算法逼近精度问题是基于等值面的面绘制算法的固有缺陷，为了克服该问题，本文提出了分类处理轮廓线的渐近算法。该算法利用基于轮廓线拼接算法的优点，在等值轮廓线与原轮廓线之间采用轮廓线“分段对应拼接”策略，在投影轮廓线之间采用基于等值面的面绘制算法进行等值面的抽取，使重建出的物体表面与轮廓线达到完全吻合，取得了较好的效果。3、开发了一个三维表面建模系统，验证了本文算法的可行性本文实现了一个高质量的表面建模子系统，并作为危机矿山三维信息评价系统的一部分，以实际的矿山数据对建模系统进行了验证，给出了各种运行结果图，进一步验证了本文MP算法与分类处理轮廓线的渐近算法的可行性。6.2进一步研究内容本文虽然在地矿三维可视化方面作了一点研究与实验工作，但由于三维地矿研究领域相当地宽广，时间与条件限制，加上地矿所涉及的对象非常复杂，许多工作仍需要进一步地研究与实践。就本文的研究而言，需要在以下几个方面继续努力研究：1、MP算法的更进一步研究和改进MP算法重建结果的三角面片数目较多，本文没有讨论表面简化问题。另外，MP算法无法适用于开曲线的表面重建。因为开曲线是非闭合的，无法构造体数据。因此需进一步研究MP算法，使MP算法适合于开曲线的表面建模。2、表面建模的交互性与实时性目前大多数表面建模系统都是在预先给定算法的前提下，对轮廓线进行表面重建，整个重建过程中用户无法再进行干预，存在着交互性弱的缺点。同时，当海量数据需要重建时，如何提升表面生成的速度，实时地绘制出表面模型仍然需要进一步的研究和实践。3、混合绘制方法在实践中笔者发现，无论是基于轮廓线拼接的物体表面建模方法，还是基于体素的建模方法，各自都在一些特殊情况下存在着缺陷，结果不太令人满意。混合绘制方法对面绘制和体绘制方法进行折中考虑，以达到较快速度、较好的绘制效果的绘制目的，该建模方法是一个值得研究的课题。硕士学位论文参考文献参考文献唐泽圣.三维数据场可视化.北京：清华大学出版社，1999.1~200曹代勇，李青元，朱小弟，等.地质构造三维可视化模型探讨.地质与勘探，2001，37（4）：60~62FengDong，GordonJ.Clapworthy，Me1Krokos.VolumeRenderingofFineDetailsWithinMedicalData.IEEEVisualization，2001.387~394C.Rezk-Salama，K.Engel，M.Bauer，etal.InteractivevolumeonstandardPCgraphicshardwareusingmulti-texturesandmulti-stagerasterization.Siggraph/EurographicsWorkshopOnGraphicsHardware，2000.109~118J.Wilhelms，V.Gelder.Acoherentprojectionapproachfordirectvolumerendering.ComputerGraphics，1991，25（4）：275~281陈为，GeorgiosSakas，彭群生.手动式电磁定位及图像导航的短径癌症放射治疗系统.计算机辅助设计与图形学学报，2002，14（9）：870~876KwansikKim.Datalevelcomparisonsofdirectvolumerenderingalgorithms：[DoctorofPhilosophyDissertation].SantaCruz：UniversityofCalifornia，2001邹华，高新波，吕新荣.基于层次包围盒的纹理体绘制加速算法.武汉大学学报（信息科学版），2009，3（34）：321~325姜琼，孔明明，林海.基于计算机图形处理器加速的体绘制.系统仿真学报，2009，21（4）：2285~2287ZhangJiawan，SunJizhou，SunZhigang．VolGraphaPC-basedvisualizationsystemforthree-dimensionalmedicalreconstructions.TransactionsofTianjinUniversity，2003，9（3）：206~210王家华，高建国.三维地质数据的体绘制研究.中国科技信息，2008，（01）：113~115段宝山，潘振宽.医学断层图像三维重建的辅助轮廓线法.计算机辅助设计与图形学学报，2005，17（8）：15~19E.Keppel.Approximatingcomplexsurfacesbytriangulationofcontourlines.IBMJournalofResearchandDevelopment，1975，19（1）：2~11N.C.Gabrielides，A.I.Ginnis，P.D.Kaklis，etal.G1-smoothbranchingsurfaceconstructionfromcrosssections.Computer-AidedDesign，2007，39（8）：639~651陈舒华，黄展鹏等.基于医学断层轮廓的三维可视化研究.医学信息．2008，21（7）：1023~1025Gabor.T.Herman，Hsun.Kao.Liu．Three-dimensionaldisplayofhumanorgansfromcomputedtomograms.ComputerGraphicsImageProcessing，1979，9（1）：1~21H．E．Cline，W．E．Lorensen，S．Ludk，etal．Twoalgorithmsforthree-dimensionalreconstructionoftomograms．Med&Phys，1988，15（3）：320~327WilliamE.Lorensen，HarveyE.Cline.MarchingCubes：Ahighresolution3Dsurfaceconstructionalgorithm.ComputerGraphics，1987，21（4）：163~169梁秀霞，张彩明.拓扑结构正确的三线性插值曲面的三角片逼近.计算机研究与发展，2006，43（3）：528~535夏勇兴，程明，王博亮.医学图像中微细管道结构的表面绘制算法.计算机工程与应用，2009，45（4）：196~197Z.L.Wang，J.C.M.Teo，C.K.Chui，etal.Computationalbiomechanicalmodelingofthelumbarspineusingmarching-cubessurfacesmoothenedfiniteelementvoxelmeshing.ComputerMethodsandProgramsinBiomedicine，2005，80（1）：25~35LopesA，BrodlieK.Improvingtherobustnessandaccuracyofthemarchingcubesalgorithmforisosurfacing.IEEETransactionsonVisualizationandComputerGraphics，2003，9（1）:16~29BendHamann，IsaacJ．Trotts，GeraldE．Farin．Onapproximatingcontoursofthepiecewisetrilinearinterpolantusingtriangularrational-quadraticBezierpatches．IEEETransactionsonVisualizationandComputerGraphics，1997，3（3）：215~227SeungtaikOh，BonKiKoo．Dataperturbationforfewertrianglesinmarchingtetrahedra．GraphicalModels，2007，69（3）：211~218孙伟，张彩明，杨兴强.MarchingCubes算法研究现状.计算机辅助设计与图形学学报，2007，19（7）：947~952WilliamJ.Schroeder，JonathanA.Zarge，WilliamE.Lorensen.Decimationoftrianglemeshes.Computer&Graphics.1992，26（2）：65~70MarkW．Jones，MinChen．Anewapproachtotheconstructionofsurfacesfromcontourdata．ComputerGraphicsForum，1994，13（3）：75~84张勇，纪凤欣，欧宗瑛，等.一种由二维轮廓线重建物体表面的方法.小型微型计算机系统，2002，23（12）：1514~1516S.B.Xu，W.X.Lu.Surfacereconstructionof3Dobjectsincomputerizedtomography.ComputerVision.GraphicsImageandProcessing，1988，44（3）：270~278纪凤欣.基于断层图象的几何重建理论与技术研究：[硕士学位论文].大连：大连理工大学，2001王强.基于医学图像的曲面重构的基础算法研究：[硕士学位论文]．杭州：浙江大学，2001MarsanAL，DuttaD.Computationaltechniquesforautomaticallytillingandskinningbranchedobjects.Computers&Graphics，1994，23：111~126DavidMeyers，ShelleySkinner，KennethSloan.Surfacefromcontours.ACMTransactionsonGraphics，1992，11（3）：228~258刘德春，朱丽霞，张威.表面重建技术在伽玛刀治疗计划系统中的应用．自动化技术与应用，2007，26（10）：73~75H.Fuchs，Z.M.Kedem，S.P.Uselton.Optimalsurfacereconstructionfromplanarcontours.CommunicationsoftheACM，1977，20（10）：693~702何奉道，陈勇.物体表面重建轮廓拼接的改进遗传算法.西南交通大学学报，2005，40（4）：488~491H.N.Christiansen，T.W.Sederberg.Conversionofcomplexcontourslinedefinitionintopolygonalelementmosaics.ACMSIGGRAPHComputerGraphics，1978，12（3）：187~192Cook，L.T，Dwyer，S.J，Batnitzky，S，etal.Athreedimensionaldisplaysystemfordiagnosticimagingapplications.IEEEComp.GraphicsApplication，1983，3（5）：13~19金建荣，陈凌钧.三维重建的神经网络算法．浙江大学学报，1998，32（1）：15~20Burr.D.J.Elasticmatchingoflinedrawings.IEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence，1981，3（6）：708~713MehranMoshfeghi.ElasticMatchin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