三维可视化技术在颅骨面貌复原系统中的应用研究

摘要

该文论述了作者结合颅骨面貌复原项目在三维可视化方面所从事的研究工作，包括基础算法研究和应用系统开发.主要工作有：（1）针对基于断层轮廓线的表面建模问题，利用最短对角线算法沿不同方向访问轮廓线的剖分结果不完全相同的特性，结合全局判优算法对几何重构的三角化算法作了改进，提出了最短对角线-局部全局判优算法，对凸凹轮廓线都有较好的适应性;设计了基于点索引和三角形相关表的体数据组织结构，提高了数据访问操作的效率.（2）对三维虚拟跟踪球旋转算法进行了优化，设计了功能相似但模型简单并且符合用户操作习惯的新算法;设计了基于针刺取点原理的三维点拾取模型和三维测量模型，具有精度高，适用性及扩展性强，以及容易实现等优点，使得交互拾取和测量更加方便.（3）针对大数据量场合下穷举删除裁剪算法效率低下的缺点，提出了基于递归蔓延特性的三维区域裁剪算法，从裁剪子区域内部出发进行约束删除，大幅度提高裁剪效率.（4）针对数据校准的需求定义了法兰克夫坐标系，为测量和复原建立了统一的参考标准;在平面切分中通过对切分元素空间关系的详细划分以及对切分流程的合理规划，提出了多通道流水线切分算法，该方法可以采用多任务并行执行，具有较高的执行效率.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明

第一章 绪论

§1.1研究背景

§1.2可视化技术概述

§1.3计算机辅助颅骨面貌复原

§1.4论文主要工作及意义

第二章 基于断层轮廓线的三维体重构

§2.1拓扑重构

2.1.1分类图和嵌套树

2.1.2轮廓线的相似性

2.1.3轮廓线的相对位置

2.1.4分类图的枚举

§2.2三角片表面几何重构

2.2.1问题描述

2.2.2已有算法的分析

2.2.3最短对角线—局部全局判优算法

§2.3三维模型的数据组织

§2.4三维模型面绘制

2.4.1三角形法向一致化

2.4.2顶点的法向量计算

2.4.3加速显示方法

§2.5小结

第三章 三维交互技术

§3.1三维交互概述

3.1.1硬件交互工具

3.1.2三维交互算法

§3.2三维旋转

3.2.1滚动轮控制器

3.2.2跟踪球控制器

3.2.3简化跟踪球控制器

§3.3三维拾取

3.3.1问题描述与解决思路

3.3.2针刺取点法的实现

3.3.3应用与结果

§3.4三维测量

§3.5三维裁剪

3.5.1数据结构

3.5.2算法思想

3.5.3算法的结果

§3.6小结

第四章 数据校准和切分

§4.1数据校准

4.1.1确定法兰克夫坐标系

4.1.2体数据的坐标转换

§4.2体数据平面切分

4.2.1切分规则

4.2.2切分算法

4.2.3高速多通道流水线切分结构

4.2.4三种切分策略的评价

§4.3小结

第五章 交互式三维重建测量平台

§5.1系统功能设计

§5.2系统功能结构

§5.3系统流程

§5.4系统实现

§5.5今后工作

第六章 总结与展望

参考文献

致 谢