基于常数距离的三维体数据重构算法.pdfVIP

大 庆 石 油 学 院 学 报 第 32卷 第 5期 2008年 10月 JOURNALOFDAQINGPETROlEUM INSTITUTE Vo1．32 No．5 Oct． 2008 基于常数距离的三维体数据重构算法 李井辉 ，姚东光 ，张 鸿。，仲晓庆 (1．大庆石油学院 计算机与信息技术学院，黑龙江 大庆 163318； 2．大庆钻探工程公司 钻井五公司，黑龙江 大庆 164312； 3．大庆市人民医院 放射科 ，黑龙江 大庆 163318) 摘 要：为解决虚拟内窥镜系统的快速重构，提出可满足实时要求的基于常数距离函数的三维体数据重构解决方 案．该算法在有效提取前期轮廓线的基础上，采用常数距离构造场函数，利用扫描线填充算法，通过一次扫描快速重构体 数据．实验表明，该算法效率高 ，易于实现 ，能够满足虚拟内窥镜快速绘制 的要求 ． 关 键 词 ：常数距离 ；扫描线 ；体数据重构 ；虚拟 内窥镜 中图分类号 ：TP391．9 文献标 识码 ：A 文章编号 ：iO00—1891(2008)05—0075—03 0 引言 虚拟 内窥镜技术可 以归结为医学三维数据场 的可视化问题，是通过 CT、MRI(医用磁共振成像设备) 等设备获取人体的二维切片数据 ，应用体数据可视化技术生成器官的立体模型，模仿医用 内窥镜，在数字 化器官内部漫游以观察器官内部情形u]．在 CT和 MRI二维扫描图像中，利用边缘点对为提取出区域边 界轮廓线 、重构相应人体组织三维模型提供重要方法 ，而几何图元的生成方式直接影响三维表面重建的效 果[2]．CT和 MRI在临床上的应用会产生大量体数据 ，需要有效显示这些数据所表示 的信息．在虚拟内 窥镜系统 中，几何图元的生成方式 以三维数据场中获得的每层鼻腔 的轮廓线为基础 ，重新生成三维空间体 数据 ，通过提取等值面的MC算法 ，获得实验所需的三角面片集．笔者在提取前期轮廓线 的基础上 ，给 出基于常数距离函数 的三维体数据重构过程 ，并通过实验对重构算法进行验证和分析． 1 场函数的重构 重新构造体数据 ，要求输入为一系列 已经得到的很多平面上面的轮廓线 ，且需要确定一个场 函数 f(x，)．该算法使用空间距离函数构造场函数 ： rT+dist(，)， 如果(z，)在全部轮廓线之外 ； f(x，)= 丁， 如果(z，)在某一条轮廓线上 ； (1) IT—dist(，)， 如果(z，)在某一条轮廓线内． 式中：11为等值面提取时定义的域值 ；dist(x，)为(z，)在三维空间中到所有轮廓线上最近点的距离，可 简化为单一平面内的距离函数 ，即可简化成 (z，)到其所在平面的所有轮廓线上最近点的距离． 简单的距离函数可 以使用常数距离 ，如定义 dist(x，)一1，则场函数形式为 rT+ 1， 如果 (，)在全部轮廓线之外 ； f(x，)一 T， 如果 (，)在某一条轮廓线上； (2) f丁一1， 如果(z，j，)在某一条轮廓线内． 采用常数距离函数可 以省略距离函数的计算。避免逐点计算 ，可 以利用扫描线填充算法，通过一次扫 描快速地生成重构体数据． 收稿 日期 ：2008—06—29；审稿人 ：刘贤梅；编辑 ：郑丽芹 基金项 目：黑龙江省教育厅科学技术研 究项 目 作者简介 ：李井辉(1973一)，男，博士生，讲师，主要从事视频编码与图像处理方面的研究 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 32卷 2008年 2 空间体数据的生成 2．1 多边形区域填充算法 文中虚拟内窥镜系统采用基于多边形域的扫描线填充算法，生成重构体数据．此处讨论 的多边形 区 域可以是凸的、凹的、带孑