[发明专利]一种多域物质体数据内部分界面提取方法

说明书

本发明公开了一种多域物质体数据内部分界面提取方法，具体按照如下步骤实施：步骤1，提取体数据分界面点集，对分界面点集进行分割优化，从而得到优化后的分界面点集D；步骤2，将步骤1提取的体数据分界面利用空间数据聚类算法进行聚类分割，获取体数据的各个子分界面。本发明的一种多域物质体数据内部分界面提取方法，解决了现有技术中存在的无标记体数据的分界面无法提取的问题，且能有效保证体数据中的分界面被完全提取。

技术领域

本发明属于三维可视化技术领域，涉及一种多域物质体数据内部分界面提取方法。

背景技术

分界面作为多域物体内部一个非常重要的结构特征，对其精确的提取，可直观、准确地反映出多域物体的内部结构形态，是对多域物体分析、重构、可视和识别等的基础性关键工作。

近年来对于多域物体分界面的提取，越来越受到国内外学者的广泛关注，并取得一系列成果：

《一种移动立方体(MC)算法》(W.E.Lorensen,Cline,and H.E.Cline.Marchingcubes:A high resolution 3d surface construction algorithm.Computer Graphics,21(4):163-169,1987.)，该方法是可视化领域中的一种经典方法并得到了广泛的应用，然而MC方法只能适用于单一等值面的提取，无法适应多域物体分界面的提取。

《一种M3C算法》(Z.Wu,and J.M.Sullivan.Multiple material marching cubesalgorithm.International Journal for Numerical Methods in Engineering,58(2):189-207,2003.)，对MC方法进行扩展改进，该方法可以有效的提取分界面。然而当立方体体素包含两个或者两个以上面中心点时，分界面提取处理操作相对较为复杂，此外，为了保证提取的分界面是光滑、合理的曲面，通常要进行平滑后处理操作，但是后处理操作会引入体收缩现象。

《一种三棱柱分界面和边界面方法》(M.Wang,J.Q.Feng,and W.Chen.Efficientboundary surface reconstruction from heterogeneous volumetric data via tri-prism decomposition.ComputersGraphics,38(1):212-221,2014.)该方法大大降低了结果面片数量。

《基于隐式表示的多域物体分界面提取方法》(C.C.L.Wang.Computing on rays:Aparallel approach for surface mesh modeling from multi-material volumetricdata.Computers in Industry,62(7):660-671,2011.)，该方法后处理操作中需要消除阶梯状缺陷，破坏了分界面的拓扑一致性。

《利用Delaunay细化算法生成高质量的三角形网格》(T.K.Dey,F.Janoos,andJ.A.Levine.Meshing interfaces of multi-label data with Delaunayrefinement.Engineering with Computers,28(1):71-82,2012.)，可以近似成分界面，但是，该方法为了去除噪声，对体数据中的每一帧数据进行滤波处理，这些操作对后期分界面生成准确度产生一定的影响。可以看出，以上方法虽然可以提取分界面，但前提条件是输入数据是已标记好的体数据，即输入的体数据已经准确地分割成n个区域，处理步骤复杂，且对于多域物体体数据，数据很大，对其进行预先分割，消耗大量的时间。

针对非标记多域物体体数据的分界面提取也取得了一系列成果：