[发明专利]基于三维可视化和蒙特卡罗方法的体积测量方法

权利要求书

1.一种基于三维可视化和蒙特卡罗方法的体积测量方法，其特征在于，首先通过对被测物体的序列图像进行三维重建，并将重建的结果置于创建得到的虚拟盒内部，然后在虚拟盒内部产生若干个随机点，最后统计三维重建后的被测物体内部的随机点的个数，并根据虚拟盒的体积和随机点的总数按比例求取被测物体的体积大小。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，具体包括以下步骤：

第一步：对被测物体的序列图像进行三维重建；

第二步：将第一步得到的三维重建模型置于一构建出的虚拟盒内部；

第三步：采用伪随机数发生器函数来产生由随机数构成坐标的随机点，并判断随机点是否落在三维重建模型内部；

第四步：根据第三步得到的判断结果进行统计，得到三维重建模型内随机点的个数，并根据数值比例关系即可求得待测不规则物体的体积。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的重建是指：先对文件进行抽取等值面处理、拼接三角面片处理和数据映射处理，然后采用经典的面绘制方法-移动立方体的方法实现三维重建。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述的抽取等值面处理采用的是移动立方体面绘制方法，通过将一系列的二维切片数据视作三维数据场，并从中将具有特定阈值的物质抽取出来以拓扑的方式连接成三角面片。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的抽取等值面处理的具体步骤包括：

i)每次读两张切片图像，形成一个层单元；

ii)两切片图像上下相对应的四个点构成一个立方体单元，如图1所示；

iii)先按照从左至右、从前到后的顺序将该层单元中的立方体单元进行像素切片并形成新的立方体单元；再按从下到上的顺序将对应各个立方体单元进行像素切片并形成新的立方体单元，则对应n个层单元的图像共进行了n-1次像素切片。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的随机数通过以下方式得到：采用基于ANSI标准的随机数发生器函数生成随机序列。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的随机数通过以下方式得到：

3.1)给无符号整型函数srand()提供一个种子(seed)；

3.2)调用函数rand()，它会根据srand()提供的种子返回随机数；

3.3)根据需要可以多次调用rand()函数并且随时可以为srand()函数提供新的种子，从而得到不同的新的随机数。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的判断随机点采用夹角之和判断法、叉积判断法或交点计数判断法中任一得以实现。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征是，所述的夹角之和判断法是指：将任意一点和除该点以外的其他多个点组成的多边形的任意两个顶点进行连接，得到若干组两条相连线段的组合，当所有线段组合的夹角累加后为360°即2pi，则该点位于多边形内部；

所述的叉积判断法是指：点在凸多边形内的充要条件是叉积V_i×Vi₊₁(i＝1，2，……n)的符号相同；

所述的交点计数判断法是指：当多边形为凹多边形时，可通过将任一待判断点沿同一方向作一射线至无穷远，然后求射线与多边形的交点，若交点个数为奇数，则点在多边形内，否则点在多边形外。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的第四步具体为：其中：V₁是被求体积，V是虚拟盒的体积，M是生成的随机点的总数，m是判断后落入被测体内部随机点的数目。