三維圖像中的異常體表面重構(gòu)算法研究.pdf

1、在進(jìn)行地球物理科學(xué)研究、地質(zhì)勘探以及醫(yī)療衛(wèi)生、遙測(cè)遙感等工作的過程中，經(jīng)常會(huì)涉及到對(duì)三維物體的識(shí)別、建模和表面重構(gòu)等問題。比如，在地質(zhì)解釋工作中，針對(duì)地表下物體、地層結(jié)構(gòu)的識(shí)別、追蹤以及建模都是十分重要的；再比如，在醫(yī)療衛(wèi)生工作中，針對(duì)人體內(nèi)部組織與器官的三維建模和表面重構(gòu)同樣是極為重要的過程。目前，解決這類問題的主要方法是，把原始數(shù)據(jù)看成體數(shù)據(jù)，利用體繪制或者等值面追蹤等方法對(duì)三維體數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。本文提出了一種新的針對(duì)體數(shù)據(jù)的表面建模

2、方案，該方案把三維物體的原始采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)看作是離散的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，把三維物體的表面建模問題轉(zhuǎn)化成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的點(diǎn)云曲面構(gòu)建問題，利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的理論和方法對(duì)該問題進(jìn)行了分析和研究。本文以三維地震數(shù)據(jù)為例，對(duì)該方法進(jìn)行了仿真，成功地對(duì)地震數(shù)據(jù)中所包含的一部分異常體進(jìn)行了表面建模。本文主要完成了以下的工作。
　　把異常體采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)抽象成為點(diǎn)云數(shù)據(jù)，針對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，提出了一種新的異常體表面建模和重構(gòu)的方案。該方案由以下兩步組成：

3、r>　　首先對(duì)點(diǎn)云體數(shù)據(jù)進(jìn)行密度分析以及數(shù)據(jù)預(yù)處理，通過定義局部密度的概念，以某種粒度對(duì)原始數(shù)據(jù)所在的三維空間進(jìn)行逐區(qū)域掃描，去掉了原始數(shù)據(jù)中分布比較離散的采樣點(diǎn)以及部分噪聲點(diǎn)；在此基礎(chǔ)上，提出了一種空間網(wǎng)格劃分的辦法，利用網(wǎng)格之間的相互關(guān)系，大致的判斷出哪些采樣點(diǎn)位于異常體的體表區(qū)域，從而求取出了點(diǎn)密度在某閾值范圍內(nèi)的異常體外殼數(shù)據(jù)。
　　然后，本文分析了國(guó)內(nèi)外關(guān)于散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)曲面重建的幾類算法，比較了它們的優(yōu)點(diǎn)和不足。通過分析

4、上一步獲得的外殼數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)隱式曲面理論中的水平集理論和能量函數(shù)理論比較適合于該問題的求解。本文選取了Min Wan，Yu Wang,EgilBae,Xue-Cheng Tai等人提出的基于圖形分割的曲面重構(gòu)方法[1]作為主主要研究對(duì)象，結(jié)合點(diǎn)云數(shù)據(jù)本身的特點(diǎn)以及異常體建模的要求，對(duì)該算法做了改進(jìn)。首先，我們改進(jìn)了該算法中構(gòu)造點(diǎn)云數(shù)據(jù)外殼的方法，把算法中的四面體外殼換成了立方體外殼。這個(gè)修改使得該算法更加適合于噪聲以及雜點(diǎn)較多的異常