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三維重建面繪製體繪製

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三維重建面繪製體繪製,AutoCAD是Autodesk公司開發的自動計算機輔助設計軟件,在CAD軟件操作中,爲方便使用者利用快捷鍵代替鼠標,利用鍵盤組合鍵發出命令。以下分享三維重建面繪製體繪製。

三維重建面繪製體繪製1

1、 基於面繪製的Marching Cubes算法

面繪製算法的基本原理:在醫學影像中,物體的表面實際上是一個閉合的灰度等值面,其灰度值稱爲閥值,在該等值面內部,所有體素的灰度值都大於這個閥值,在等值面外部,所有體素的灰度值都小於這個閥值。因此,只要提取出灰度等值面,就可以重建物體表面。

MC(Marching Cubes)算法,是最常用的面繪製算法。MC算法將一系列二維切片數據看作是一個三維的數據場,通過提取三維數據的等值面,構建三維模型出三維模型的表面網格,進而構建出三維模型。

等值面的提取過程,採用了分而治之的思想,將三維數據劃分爲若干個體素(立方體),把提取三維數據等值面的問題,分解爲提取每個體素等值面的問題。

MC算法會逐個處理數據場中的立方體,找出與等值面相交的立方體,採用線性插值計算出等值面與立方體邊的交點。根據立方體每一頂點與等值面的相對位置,將等值面與立方體邊上的交點按一定方式連接生成等值面,作爲等值面在該立方體內的一個逼近表示。

算法詳解見:_37763682/article/details/104425191

三維重建面繪製體繪製

2、 基於體繪製的 Ray-casting算法

體繪製算法的基本原理:體繪製是將三維空間的離散數據直接轉換爲最後的立體圖像,而不必生成中間幾何圖元(面繪製需要), 其中心思想是爲每一個體素指定一個不透明度,並考慮每一個體素對光線的透射、發射和反射作用。因此體繪製能夠更好的展示三維模型的空間體細節。

體繪製常用的算法:光線投射算法(Ray-casting)、錯切 - 變形算法(Shear-warp)、頻域體繪製算法(Frequency Domain)和拋雪球算法(Splatting)。其中又以光線投射算法最爲重要和通用。

光線投射算法( Ray-casting )原理:從圖像平面的每個像素都沿着視線方向發出一條射線,此射線穿過體數據集,按一定步長進行採樣,由內插計算每個採樣點的顏色值和不透明度,然後由前向後或由後向前逐點計算累計的顏色值和不透明度值,直至光線完全被吸收或穿過物體。

該方法能很好地反映物質邊界的變化,使用Phong模型,引入鏡面反射、漫反射和環境反射能得到很好的光照效果,在醫學上可將各組織器官的性質屬性、形狀特徵及相互之間的層次關係表現出來,從而豐富了圖像的信息。

總之,面繪製和體繪製是基於兩種完全不相同的思路。面繪製是通過構建三維模型的表面網格,從而繪製三維模型的輪廓。體繪製直接繪製三維數據的每一個像素點,從而構建出包含內部空間信息的三維立體模型。

三維重建面繪製體繪製2

面繪製

利用面繪值用到VTK封裝到的 Marching Cube 算法,簡稱 MC算法,MC 算法的實現主要分爲三部分:

1,確定包含等值面的體元

首先介紹一下 體元的概念,體元是三維圖像中由相鄰的`八個體素點組成的正方體方格,英語也叫 Cube,體元中角點函數值分爲兩種情況,一種是大於等於給定等值面的值 C0 ,則將角點設爲 1 稱該角點在等值面內部,否則設爲0,在等值面之外,

一般來說,會出現一個角點在內,一個角點在外,則角點之間的連線(也就是體元的邊)必然與等值面相交,根據這個原理就能判斷等值面與哪些體元相交。

體元內每個角點(頂點)有兩種情況:0和1,一共8個角點即分爲256種( 2 8 = 256 2^8 = 25628=256 ),根據平面對稱性、中心對稱性,256種最終降到15種

三維重建面繪製體繪製 第2張

2,確定等值面與體元邊界的交點

找到含有等值面的體元之後,接下來就是確定等值面與體元邊界的交點,體元間的數值都是呈線性變化,求交點時一般採用的是線性插值,如 Case0 中等值面的兩個端點 一個在外爲( 標記0) ,一個在內 ( 標記爲1 ) 則交點爲0.5;

3,求等值面的法向量

以上步驟 1,2,3 爲實現 MC 算法步驟流程,但利用 VTK ,不需要這麼繁瑣,主要算法步驟都已經封裝到 vtkMarchingCube 類中,使用 vtkMarchingCube 時,需要設置三個參數。

三維重建面繪製體繪製3

1、繪製建築的樓板、建築預留地面完成面、剖到的牆體、樑的位置及大小;

2、繪製天花看線

三維重建面繪製體繪製 第3張

3、繪製牆面完成面、牆面轉折線、牆面造型線

三維重建面繪製體繪製 第4張

4、 繪製踢腳線

三維重建面繪製體繪製 第5張

5、繪製牆面材質分割線

三維重建面繪製體繪製 第6張

6、添加活動傢俱(虛線表達)

7、添加機電點位

8、添加材質填充

三維重建面繪製體繪製 第7張

按照這些步驟一步步將一個立面圖繪製出來,再去佈局空間設置比例,進行材料標註、尺寸標註、文字說明等,最終一個立面圖繪製完成。

三維重建面繪製體繪製 第8張

每個公司製圖標註不一樣,所表達的內容不一樣,大致一張立面圖需要表達的內容是這樣的。

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