1 面绘制技术(Marchingcube)
1.1 面绘制原理
面绘制三维重建是一种采用对物体表面进行拟合而忽略物体内部信息的重建方法。
面绘制三维重建先对三维体数据提取表面轮廓,然后构造中间几何图元,如三角片面,
然后根据光照、明暗模型来进行消除隐藏面,图形渲染,得到显示三维体数据的二维
显示图像。面绘制三维重建所处理的数据仅为图像的边缘轮廓部分,在速度方面优于
体绘制算法。面绘制通常适用于表面特征明显的组织和器官(如骨骼或皮肤)
【
4
】
。
1.2 面绘制分类
一般来说,面绘制分为两种方法:基于断层轮廓线的方法和基于体素的方法。
基于断层轮廓线的方法是最早用来进行面绘制的方法,它的基本思想是先提取每
层图像切片的轮廓,然后以某种图形如三角形将每层的轮廓线连接起来,最后拼接成
物体表面。该方法一般步骤分为轮廓提取,轮廓特征点提取,切片间轮廓对应,轮廓
拼接,分叉处理,曲面拟合。通过将每层轮廓的连接,形成物体表面。因为这种方法
处理多重轮廓,分叉、空洞等情况时并不理想,且两层轮廓间对应点的确定和连接是
难以解决的问题,所以不被广泛采纳使用
【
4
】
。
基于体素的重建方法是随着医学图像设备解析度不断提高出现的一种重建方法,
这种方法也称为基于等值面提取的算法。主要包括由 Herman 和 Liu 提出的
Cuberille 方法、W.Lorensen 等人提出的一种基于体素的表面重建方法 Marching
cubes(MC)、Maching Tetrahedra、Dividing Cubes、Surface
Tracking
【
4
】
。下一小节将对经典算法 MC 进行简单介绍。
1.3 Marching cube
Marching cube
【
2
】
是用于从 DICOM 图像切片建立 3D 模型的最常用方法之一。
这种方法被认为是间接的体积渲染算法。使用分而治之的方法通过线性插值生成片间
连通性并计算每个点的法向量。该算法的输出是一个表示三维物体表面的 1.三角形网
格。从医学扫描的每一个二维切片(它被认为是一个二维网格)开始,每个游行正方
形有四个点表示物体的内部或外部点。二维物体的轮廓是通过交点之间的连接来确定
的(即在正方形和三角形的边缘之间)对象的边界)。扩展到三维空间,用两个相邻
切片中的每一对的八个像素创建一个 marching cube。如图 1 所示:
评论2