[发明专利]一种基于改进MC算法的三维重建方法

说明书

本发明属于计算机图像技术领域，应用于三维重建方法之中。通过(1)扫描数据，构造立方体(2)计算阈值，分三类构建查找表，封装在协议映射表中(3)计算梯度(4)通过多线程并行查改进表获得相交边(5)计算坐标和法向量(6)查改进扩充的三角片索引表，确定组合方式(7)由三角片构成等值面；通过协议映射表思想将三类查找表对应三大类处理函数，通过函数指针调用以及多线程并行算法，极大的提升了重建速度，保证了重建的完整性与时效性；该方法可广泛应用在图像三维重建各个领域中。

技术领域

本发明属于计算机图像、新一代信息技术领域，具体涉及一种基于改进MC算法的三维重建方法。

背景技术

伴随着计算机图形学等交叉学科的迅速发展，有关三维重建的算法层出不穷。三维重建旨在从二维图像中抽取信息来形成等值面，最常用的方法大致分为两类：体绘制与面绘制。体绘制能够反映物体内部真实的细节信息而面绘制意在表明物体表面最真实的模型。

MC算法是面绘制中最经典的算法之一，它从数据场中获取体素，从体素中抽取等值面，以等值面逼近真实曲面来形成物体表面的模型。以MC算法为主的研究算法更是络绎不绝，往往在MC算法上的改进一般为在等值面精度和计算速度两大方面。

本发明涉及的一种基于改进MC算法的三维重建方法，意在完善MC算法的表面精度缺陷，提升算法的计算速度，该方法可用于三维重建面绘制领域，尤其针对于医学图像领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实用、高效、精准的三维重建方法，该方法可为三维重建面绘制领域提供精准的计算过程并且完善了标准MC算法的表面易产生空洞的缺陷还提升了计算速度。

本发明提出的改进MC算法，是用于三维重建面绘制使用的。该方法通过三维数据标量场中获取的体素，从中抽取等值面形成表面模型。对应的方法主要由七大步骤组成，其中主要步骤为：

步骤一：依次扫描相邻两层数据，逐个构造立方体。

步骤二：根据等值面的阈值和立方体顶点的灰度值进行比较，计算索引值；分三类构建边查找表，封装在协议映射表中。

步骤三：对于含有等值面的立方体，用差分法计算其顶点的梯度。

步骤四：由索引值利用多线程并行处理方法通过函数指针由步骤二创建的协议映射表指向相应的改进后的分类边索引表，获得和等值面有交点的当前立方体的相交边。

步骤五：根据步骤五获得的相交边的两顶点及其法向量，通过中点选择法计算等值点坐标和法向量。

步骤六：根据边索引表中的数据通过协议映射表里的函数指针查改进扩充的三角片索引表，确定当前立方体内构成三角片的等值点的组合方式。

步骤七：由各立方体内的三角片构成等值面。

上述技术方案中，三维重建方法采用改进的MC算法，可用C++和MFC框架软件结合实现。

其中步骤二所述的分类构建，本发明采用24种拓扑构型分三类处理，每一类都有自己的查找表，函数指针以及处理函数，将他们封装在协议映射表中，便于快速查找处理；分类规则如下：

I型：单元中的等值面由几个分离的三角形组成；

此类型的三角测量相对简单，只需要考虑边和正顶点之间的关系，首先通过计算索引值找到对应的分类边索引表，在边索引表里找到对应的等值面信息，将等值点连接成三角形并存入链表中；

II型：单元中的等值面包含一个或多个相对平滑的空间多边形；