基于并行欧式距离变换的三维空间有遮挡物距离场计算-stonybrookcs.PDFVIP

学科代码：520.60 基于并行欧式距离变换的三维 空间有遮挡物距离场计算 1 2 1 1 1 3 3 1 3 解聪 ，雷辉 ，徐星 ，陈伟锋 ，陈海东 ，杨劲松 ，严丹方 ，陈为 ，严森祥 （1．浙江大学 CADCG 国家重点实验室，浙江 杭州 310058; 2 ．湖南长沙理工大学 电气与信息工程学院， 湖南 长沙 410000; 3. 浙江大学附属第一医院 放疗科，浙江 杭州 310000 ） 摘 要：在考虑遮挡物的情形下，三维欧式空间的快速距离场计算是一个挑战的问题。暴力求解的方法逐格 点计算空间点到几何形状的最短距离，计算量大，相当耗时。本文提出了一种新的基于GPU 的三维空间考虑 任意遮挡物的并行欧式距离场计算算法。算法包含两步：1)采用扩展的三维欧氏距离变换算法计算待求物体 形状顶点的三维Voronoi 图，并用GPU 并行计算加速；2)通过多次迭代快速优化计算任意形状遮挡物的条件 下的欧式距离场和等值面。算法的效率在放疗靶区的规划中得以应用，可快速计算有遮挡物时的GTV 到CTV 的外扩。实验结果表明，方法比常规方法性能上有较大提升，同时保持了稳定的精度。 关键词: 距离场；并行欧式距离变换；图形硬件；三维Voronoi 中图分类号：TP39 文献标识码:A 文章编号： Computing 3D distance fields for scenes with occluders based on parallel euclidean distance transform 1 2 1 1 1 Cong Xie , Hui Lei , Xing Xu , Weifeng Chen , Haidong Chen , Jinsong 3 3 1 3 Yang , Danfang Yan , Wei Chen , Senxiang Yan ( 1 State Key Lab of CADCG, Zhejiang University, Hangzhou,310058, China; 2 Colleage of Electronic and Information Engineering, Changsha University of Science and Technology, 410000, China; 3 Department of Radiation Oncology ，The First Affiliated Hospital of Zhejiang University, Hangzhou, 310009, China) Abstract : It is a challenging problem for computing a 3D distance transform for scenes that contain occluders. The brute-force solution requires point-to-surface computation by considering the influence from the occluder, which is a time-consuming process. This paper proposes a novel GPU-based parallel Euclidean distance transform method that consists of two stages. First, a three-dimensional Voronoi diagram is quickly