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三维重建面绘制体绘制

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三维重建面绘制体绘制,AutoCAD是Autodesk公司开发的自动计算机辅助设计软件,在CAD软件操作中,为方便使用者利用快捷键代替鼠标,利用键盘组合键发出命令。以下分享三维重建面绘制体绘制。

三维重建面绘制体绘制1

1、 基于面绘制的Marching Cubes算法

面绘制算法的基本原理:在医学影像中,物体的表面实际上是一个闭合的灰度等值面,其灰度值称为阀值,在该等值面内部,所有体素的灰度值都大于这个阀值,在等值面外部,所有体素的灰度值都小于这个阀值。因此,只要提取出灰度等值面,就可以重建物体表面。

MC(Marching Cubes)算法,是最常用的面绘制算法。MC算法将一系列二维切片数据看作是一个三维的数据场,通过提取三维数据的等值面,构建三维模型出三维模型的表面网格,进而构建出三维模型。

等值面的提取过程,采用了分而治之的思想,将三维数据划分为若干个体素(立方体),把提取三维数据等值面的问题,分解为提取每个体素等值面的问题。

MC算法会逐个处理数据场中的立方体,找出与等值面相交的立方体,采用线性插值计算出等值面与立方体边的交点。根据立方体每一顶点与等值面的相对位置,将等值面与立方体边上的交点按一定方式连接生成等值面,作为等值面在该立方体内的一个逼近表示。

算法详解见:_37763682/article/details/104425191

三维重建面绘制体绘制

2、 基于体绘制的 Ray-casting算法

体绘制算法的基本原理:体绘制是将三维空间的离散数据直接转换为最后的立体图像,而不必生成中间几何图元(面绘制需要), 其中心思想是为每一个体素指定一个不透明度,并考虑每一个体素对光线的透射、发射和反射作用。因此体绘制能够更好的展示三维模型的空间体细节。

体绘制常用的算法:光线投射算法(Ray-casting)、错切 - 变形算法(Shear-warp)、频域体绘制算法(Frequency Domain)和抛雪球算法(Splatting)。其中又以光线投射算法最为重要和通用。

光线投射算法( Ray-casting )原理:从图像平面的每个像素都沿着视线方向发出一条射线,此射线穿过体数据集,按一定步长进行采样,由内插计算每个采样点的颜色值和不透明度,然后由前向后或由后向前逐点计算累计的颜色值和不透明度值,直至光线完全被吸收或穿过物体。

该方法能很好地反映物质边界的变化,使用Phong模型,引入镜面反射、漫反射和环境反射能得到很好的光照效果,在医学上可将各组织器官的性质属性、形状特征及相互之间的层次关系表现出来,从而丰富了图像的信息。

总之,面绘制和体绘制是基于两种完全不相同的思路。面绘制是通过构建三维模型的表面网格,从而绘制三维模型的轮廓。体绘制直接绘制三维数据的每一个像素点,从而构建出包含内部空间信息的三维立体模型。

三维重建面绘制体绘制2

面绘制

利用面绘值用到VTK封装到的 Marching Cube 算法,简称 MC算法,MC 算法的实现主要分为三部分:

1,确定包含等值面的体元

首先介绍一下 体元的概念,体元是三维图像中由相邻的`八个体素点组成的正方体方格,英语也叫 Cube,体元中角点函数值分为两种情况,一种是大于等于给定等值面的值 C0 ,则将角点设为 1 称该角点在等值面内部,否则设为0,在等值面之外,

一般来说,会出现一个角点在内,一个角点在外,则角点之间的连线(也就是体元的边)必然与等值面相交,根据这个原理就能判断等值面与哪些体元相交。

体元内每个角点(顶点)有两种情况:0和1,一共8个角点即分为256种( 2 8 = 256 2^8 = 25628=256 ),根据平面对称性、中心对称性,256种最终降到15种

三维重建面绘制体绘制 第2张

2,确定等值面与体元边界的交点

找到含有等值面的体元之后,接下来就是确定等值面与体元边界的交点,体元间的数值都是呈线性变化,求交点时一般采用的是线性插值,如 Case0 中等值面的两个端点 一个在外为( 标记0) ,一个在内 ( 标记为1 ) 则交点为0.5;

3,求等值面的法向量

以上步骤 1,2,3 为实现 MC 算法步骤流程,但利用 VTK ,不需要这么繁琐,主要算法步骤都已经封装到 vtkMarchingCube 类中,使用 vtkMarchingCube 时,需要设置三个参数。

三维重建面绘制体绘制3

1、绘制建筑的楼板、建筑预留地面完成面、剖到的墙体、梁的位置及大小;

2、绘制天花看线

三维重建面绘制体绘制 第3张

3、绘制墙面完成面、墙面转折线、墙面造型线

三维重建面绘制体绘制 第4张

4、 绘制踢脚线

三维重建面绘制体绘制 第5张

5、绘制墙面材质分割线

三维重建面绘制体绘制 第6张

6、添加活动家具(虚线表达)

7、添加机电点位

8、添加材质填充

三维重建面绘制体绘制 第7张

按照这些步骤一步步将一个立面图绘制出来,再去布局空间设置比例,进行材料标注、尺寸标注、文字说明等,最终一个立面图绘制完成。

三维重建面绘制体绘制 第8张

每个公司制图标注不一样,所表达的内容不一样,大致一张立面图需要表达的内容是这样的。

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