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T=题名（书名、题名），A=作者（责任者），K=主题词，P=出版物名称，PU=出版社名称，O=机构（作者单位、学位授予单位、专利申请人），L=中图分类号，C=学科分类号，U=全部字段，Y=年（出版发行年、学位年度、标准发布年）

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AND代表“并且”；OR代表“或者”；NOT代表“不包含”；(注意必须大写,运算符两边需空一格)

检索范例：

范例一：(K=图书馆学 OR K=情报学) AND A=范并思 AND Y=1982-2016
范例二：P=计算机应用与软件 AND (U=C++ OR U=Basic) NOT K=Visual AND Y=2011-2016

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文献类型

45 篇 专利
41 篇 期刊文献
33 篇 学位论文
8 篇 会议

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127 篇 电子文献
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日期分布

学科分类号

80 篇 工学
- 46 篇 机械工程
- 15 篇 计算机科学与技术...
- 14 篇 生物医学工程（可授...
- 13 篇 软件工程
- 7 篇 控制科学与工程
- 6 篇 地质资源与地质工...
- 5 篇 仪器科学与技术
- 5 篇 信息与通信工程
- 5 篇 测绘科学与技术
- 4 篇 生物工程
- 3 篇 电子科学与技术（可...
- 3 篇 航空宇航科学与技...
- 2 篇 力学（可授工学、理...
- 2 篇 材料科学与工程（可...
- 2 篇 动力工程及工程热...
- 2 篇 建筑学
15 篇 医学
- 12 篇 临床医学
- 10 篇 医学技术（可授医学...
- 6 篇 基础医学(可授医学...
- 3 篇 中西医结合
6 篇 艺术学
- 6 篇 设计学（可授艺术学...
4 篇 理学
- 2 篇 地理学
- 1 篇 系统科学
- 1 篇 科学技术史(分学科...
1 篇 教育学
- 1 篇 教育学
1 篇 历史学
- 1 篇 考古学
1 篇 农学
- 1 篇 作物学
1 篇 管理学
- 1 篇 管理科学与工程(可...

主题

82 篇 移动立方体算法
26 篇 三维重建
13 篇 医学图像
11 篇 光线投射算法
6 篇 图像分割
6 篇 面绘制
6 篇 等值面提取
5 篇 等值面
5 篇 三维可视化
4 篇 vtk
4 篇 光滑粒子流体动力...
3 篇 可视化技术
3 篇 可视化工具包
3 篇 虚拟手术
3 篇 可视化
3 篇 体绘制
3 篇 ct图像
3 篇 三维重建技术
3 篇 二义性
2 篇 数学形态学

机构

5 篇 哈尔滨工程大学
4 篇 西北大学
4 篇 浙江大学
4 篇 中国科学技术大学
3 篇 华中科技大学
3 篇 中国地质大学
3 篇 河北工业大学
3 篇 南昌大学
3 篇 中南大学
2 篇 济南博图信息技术...
2 篇 河北大学
2 篇 兰州交通大学
2 篇 东南大学
2 篇 河南科技大学
2 篇 烟台大学
2 篇 西安交通大学
2 篇 上海理工大学
2 篇 长春理工大学
2 篇 合肥的卢深视科技...
2 篇 中国科学院研究生...

作者

6 篇 张弛
4 篇 赵春晖
4 篇 张婧
4 篇 宿南
4 篇 杨雪
4 篇 闫奕名
2 篇 林志伟
2 篇 刘志刚
2 篇 李胜军
2 篇 于涛
2 篇 谈俊燕
2 篇 黄婧雯
2 篇 李剑宇
2 篇 云硕
2 篇 冯远静
2 篇 张树有
2 篇 何光宇
2 篇 徐萌
2 篇 刘烨斌
2 篇 孙瑜

语言

127 篇 中文

检索条件"主题词=移动立方体算法"

共 127 条记录，以下是41-50 订阅

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排序：

基于SPH无网格技术的虚拟手术血雾仿真模拟研究

基于SPH无网格技术的虚拟手术血雾仿真模拟研究

引用

作者：王文聪苏州大学

学位级别：硕士

随着虚拟现实技术的高速发展,虚拟手术系统成为临床教育研究的热点,与传统培训方式相比,虚拟手术具有节约培训时间和成本、规范化培训过程和降低医疗风险等优势。在虚拟手术系统中加入血流和烟雾的仿真模拟,在提高系统真实性的同时也有... 详细信息

随着虚拟现实技术的高速发展,虚拟手术系统成为临床教育研究的热点,与传统培训方式相比,虚拟手术具有节约培训时间和成本、规范化培训过程和降低医疗风险等优势。在虚拟手术系统中加入血流和烟雾的仿真模拟,在提高系统真实性的同时也有利于帮助医生处理手术中遇到的突发情况,提高医生的手术技能。本文利用光滑粒子流体动力学(SPH)无网格技术对虚拟手术中血液和烟雾的仿真模拟进行研究。对涉及到血液和烟雾的动力学模型、血液和烟雾与软组织的碰撞检测、血液和烟雾的表面渲染等内容进行了介绍,并将实现的效果集成到了课题组搭建的虚拟手术系统平台上,论文的主要工作如下: (1)在动力学模型方面,采用基于Navier-Stokes(N-S)方程的流体动力学模型,使用SPH算法对Navier-Stokes方程进行数值求解;选取SPH算法求解用的光滑核函数;为提高系统的实时性,改进了临近粒子搜索算法,实验表明改进后的算法满足实时性要求;最后选取合适的时间步长。 (2)在碰撞检测方面,在简单介绍了几种常用的碰撞检测类型之后,根据流体粒子以及软组织三角面片的碰撞特点,提出了一种空间中三角面片与粒子之间的碰撞检测算法,实验表明该算法能满足碰撞检测需求;尽管该算法利用SPH算法中建立的立方体空间网格来进行碰撞检测,节省了计算资源,但是仍然不满足系统的实时性需求,因此通过GPU进行了计算加速。 (3)在表面渲染方面,基于移动立方体(MC)算法进行血液的表面渲染,对该算法的歧义性问题进行了解决,并采用空元体处理来提高实时性;利用贴图的方法进行烟雾的渲染,提高了逼真度。 (4)在集成方面,首先实现搭建虚拟手术平台所需的碰撞检测算法、形变算法和力反馈算法等关键技术,然后介绍搭建的虚拟手术平台,之后将血液和烟雾模拟的相关算法集成到该平台上;最后做了血液和烟雾的模拟效果展示,效果满足了虚拟手术系统对血液和烟雾的模拟需求。

关键词：虚拟手术 Navier-Stokes方程光滑粒子流体动力学碰撞检测移动立方体算法

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三维脑图像远程可视化研究与应用

三维脑图像远程可视化研究与应用

引用

作者：赵志强东南大学

学位级别：硕士

揭示大脑的奥秘是新世纪人类面临的最大挑战，科学家们预言脑科学将在二十一世纪自然科学中占据特别重要的地位。三维脑图像不仅可用于解剖学教学，丰富教学手段，还可用于手术计划模拟、辅助手术路线制定、引导图像分割、实现不同脑之... 详细信息

揭示大脑的奥秘是新世纪人类面临的最大挑战，科学家们预言脑科学将在二十一世纪自然科学中占据特别重要的地位。三维脑图像不仅可用于解剖学教学，丰富教学手段，还可用于手术计划模拟、辅助手术路线制定、引导图像分割、实现不同脑之间的差异性比较以区分病患等领域。由于三维脑图像数据对于脑科学的研究具有特殊的利用价值，有必要提出一种高效的三维脑图像远程可视化方法。\n 在现今的医学数据远程可视化体系里，服务器端一般都配备具有强大的图形处理与加速能力的超级计算机或工作站，因而网络带宽与客户端个人计算机的性能成为制约远程可视化体系运转的两大瓶颈。在目前的网络带宽条件下，要提高三维脑图像数据的网络传输速度，关键是寻求一种高效的数据传输方法。多分辨率模型的渐进传输是一种有效的数据传输方式，但现有算法不能很好的解决压缩比与传输稳定性的矛盾。\n 本文提出一种基于球谐函数的新型的三维脑图像远程可视化方法，其核心在于将三维脑图像模型分解成一组球谐函数正交基的扩展系数。本方法利用最小二乘法将模型的原始坐标拟合成球谐函数正交基的扩展系数。这些系数可以通过因特网传输到客户端并被利用于重建三维模型。理论与实验的结果表明，本方法的数据压缩比一般可达1∶30左右，远高于一些传统的压缩方法，如Progressive Meshes方法。本方法为解决三维脑图像数据在远程可视化中数据量大、难于存储与传输的问题提供了一种新的解决方法。\n 另外，本文采集一例MRI人脑图像数据作为源数据，利用移动立方体面绘制方法对人体脑部结构进行提取与三维重建。利用所提取的三维人脑结构，结合Visual c++6.

关键词：移动立方体算法球谐函数三维脑图像图像分割数据远程图像可视化

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基于地图代数距离场的精确三维缓冲区面提取方法研究

基于地图代数距离场的精确三维缓冲区面提取方法研究

引用

作者：殷宗林武汉大学

学位级别：硕士

近年来,随着空间数据获取手段的不断进步,空间数据呈现多维性的特征,三维GIS成为GIS领域的研究热点之一。现有三维GIS的研究大多数集中在三维空间数据获取、三维空间数据模型、三维空间数据可视化等方面,三维空间分析相关的研究有待进... 详细信息

近年来,随着空间数据获取手段的不断进步,空间数据呈现多维性的特征,三维GIS成为GIS领域的研究热点之一。现有三维GIS的研究大多数集中在三维空间数据获取、三维空间数据模型、三维空间数据可视化等方面,三维空间分析相关的研究有待进一步开展。而空间分析是GIS系统区别于其他系统的最大特点,缓冲区分析则是空间分析中最基础且重要的功能之一,其结果常被用来作为其他空间分析的基础数据。目前,二维GIS中缓冲区分析算法已经相当成熟,但在三维GIS中缓冲区分析算法相比二维,其在精度和效率上都有待提升,因此研究高效、精确的三维缓冲区分析算法是十分有必要的。矢量缓冲区分析算法的结果较为精确,同时意味着算法的复杂性较高,过程中存在大量的空间几何求交运算,需要进行大量的特殊处理;栅格算法以距离变换为基础,算法的思想和过程都较为简单,但是算法的精度和结果可视化都受栅格分辨率的影响,且对计算机硬件要求较高。如今,计算机的硬件水平有了极大的提升,GPU并行计算技术相当成熟,栅格算法不再受到计算机硬件水平的限制,在此条件下,本文提出一种基于地图代数距离场矢栅紧密结合数据模型的精确三维缓冲区面提取方法。本文首先将二维的地图代数距离变换算法拓展至三维,并采用真实距离代替模板传递距离,进一步提高了三维距离场的精度;然后,本文提出边界体素、边界体素对等概念,定义边界体素对的拓扑关系,通过边界体素对及其拓扑关系提取三维缓冲区面的表面特征点及其之间的拓扑关系;最后,借助移动立方体算法思想,从局部角度出发,完成三维缓冲区表面的重建。本文从缓冲区形态、缓冲区距离、体素分辨率三个方面对算法的精度进行验证,结果表明,本文方法精度较高且可控,体素分辨率越高,精度越高,缓冲区距离对算法精度影响不大。从时间复杂度方面对本文算法的效率进行了分析,结果表明,本文方法的效率仅与三维空间体素化后体素数目有关,与目标空间实体的形态、数量及其复杂程度无关。结果显示,本文方法具有面向空间、精度可控、结果可重用、可拓展等特性。最后讨论了本文算法在2.5维地形分析和真三维环境的应用前景。

关键词：三维缓冲区地图代数距离变换距离场移动立方体算法

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神经外科手术规划与导航系统及其研究

神经外科手术规划与导航系统及其研究

引用

作者：王力伟南京大学

学位级别：硕士

神经系统是人体的重要调节机构，它与内分泌系统、感觉器官一起，完成对人体各系统、器官机能的调节和控制，从而使人体保持内外环境的平衡。神经外科手术主要指用外科手术的手段来治疗神经系统方面的疾病，治疗的效果显著，尤其是微创... 详细信息

神经系统是人体的重要调节机构，它与内分泌系统、感觉器官一起，完成对人体各系统、器官机能的调节和控制，从而使人体保持内外环境的平衡。神经外科手术主要指用外科手术的手段来治疗神经系统方面的疾病，治疗的效果显著，尤其是微创神经外科手术，其优点更加明显。\n 手术规划是指在实际的手术治疗以前，通过对病人进行一系列的影像诊断，得到病人相应部位的医学断层图像。然后通过多种处理手段，得到病人的二维增强图像和三维重建图像。医生可以通过该二维或三维图像直观的观察到病人病患部位的一些重要的、不易被直接观察到的信息，并且通过计算机的模拟，医生可以在假设治疗路径的情况下观看到此治疗路径对病人身体的影响，从而可以杜绝隐患，得到最佳的治疗路径。手术规划是指在实际的手术治疗过程中，医生能够动态的获得手术中的当前状况。通过红外定位体统对病人以及手术器械的注册与定位，病人与手术器械的三维重建结果可以和实际的物理空间的结果相吻合，从而使实际的任何操作都可以实时的在计算机中显示出来，其可以达到肉眼所不能及的许多部位。\n 本文旨在实现一个基于OPENGL的手术规划与手术导航系统。系统主要由图像输入、二维图像处理、三维图像重建以及三维实时导航这四个模块构成，能够基本完成从图像获取到最终导航的一个基本流程，其具体效果还有待于与相关生物实验结合的研究。

关键词：神经外科手术手术规划手术导航医学图像格式图像二维处理移动立方体算法

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基于综合分割的颅骨MC三维重建

基于综合分割的颅骨MC三维重建

引用

作者：陈书晶南京工业大学

学位级别：硕士

近年来，随着医学和计算机图形学的快速发展，医疗诊断和临床手术方式正在发生巨大的改变，医学断层图像三维重建技术应运而生，是计算机科学快速发展并与现代医学相结合的产物。CT技术的不断发展，医学图像的像素越来越大，三维重建所... 详细信息

近年来，随着医学和计算机图形学的快速发展，医疗诊断和临床手术方式正在发生巨大的改变，医学断层图像三维重建技术应运而生，是计算机科学快速发展并与现代医学相结合的产物。CT技术的不断发展，医学图像的像素越来越大，三维重建所需要处理的数据量也变得越来越大，因此，加快算法的绘制速度，减少重建所需要的时间并且保持较高的精确性变得越来越重要。　　本文采用基于分割的颅骨三维重建法，其中的分割算法由各个子算法组成，各个子算法主要包括:数学形态学重建、多尺度梯度算法、分水岭变换、区域生长等。在介绍形态学时，主要从二值形态学开始介绍，逐渐深入介绍到灰度级形态学，再延伸到灰度级形态学重建算法上，使读者由浅及深地感受形态学算法。再主要介绍为什么本文采用灰度级形态学重建，主要是能够非线性地进行滤波，因为CT图像的噪声主要是非线性噪声。接下来为了给分水岭变化做准备，必须先求取图像的梯度图像，本文采用的算法是使用多尺度梯度算子，尽可能减小误差，进一步求取梯度图像的局部极小值。分水岭变换和区域生长是本文分割的核心，在对局部极小值的梯度图像作分水岭变换后，包含颅骨的图像轮廓就确定了，最后的就是使用区域生长，把轮廓线变为区域，叠加原图并调整对比度，再使用一次区域生长把颅骨直接提取出来。在各个子算法最后进行了对比实验来进行说明。　　分割结束后，需要使用三维重建算法进行重建，在介绍三维重建算法环节，本文首先由体绘制算法着手，再引入面绘制算法，通过绘制三维重建算法特性表对比两种算法的优缺点，明确为什么使用面绘制算法，即能够实时绘制我们所需要的图像的三维结果。为了改进MC算法运算速度，在确定等值面与棱边的交点时，本文使用了棱边的黄金分割点，传统MC在计算每个交点要计算4次线性插值，而改进后的MC算法不需要计算线性插值，直接使用黄金分割点代替线性插值计算出的结果，大大降低了运算时间，在如今的像素密度下，一个像素间距的误差在视觉上的差别几乎看不出。最终我们只需要将分割出来的颅骨进行黄金分割法MC三维重建，相比其他任何一种单一MC算法，都有极大的运算时间优势。单一MC算法在进行重建时，必须对每个体素进行遍历一遍，来确定内部有没有等值面，不管这个体素内有没有等值面，这就造成了资源的极大浪费。在第五章本文进行了实验和对比分析，详细比较了各算法运行时间和效果图，本文的混合算法在图像质量差距不大的前提下，可以祛除游离于整体之外的小杂质，改善了整体的视觉效果，同时本文的混合算法明显地减少了运算时间。

关键词：颅骨图像计算机断层扫描三维重建技术移动立方体算法

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三维体数据兴趣区域提取技术及其应用的研究

三维体数据兴趣区域提取技术及其应用的研究

引用

作者：侯忠民吉林大学

学位级别：硕士

现代科学发展迅猛，大量由计算机产生的数据都需要进行可视化处理，以达到辅助分析、提取目标数据、再现客观的目的。体数据的可视化技术作为计算机图形学的一个重要的研究分支，它是将科学计算或实际工程中产生的数据中间结果有效地以... 详细信息

现代科学发展迅猛，大量由计算机产生的数据都需要进行可视化处理，以达到辅助分析、提取目标数据、再现客观的目的。体数据的可视化技术作为计算机图形学的一个重要的研究分支，它是将科学计算或实际工程中产生的数据中间结果有效地以图形图像的形式呈现在显示器上，同时还可以进行交互处理的理论、方法和技术。在体数据的应用中兴趣区域的提取作为可视化的一部分有着很重要的实践意义，本文以兴趣区域提取引入，详细介绍了体数据的定义和绘制方法。分析并实现以切片为基础的简单兴趣区域和等值面两种类型的兴趣区域。以coin3d库为基础的，对体数据的切片、矩形兴趣区域进行提取，并以地震数据为实例给出绘制出结果。本文针对大数据情况，使用了八叉树进行动态加载和绘制。同时介绍了多种等值面的提取算法，如移动立方体和移动四面体等算法，并给出了算法的思想和存在的问题，以及相应的改进策略。并以著名的移动立方体算法进行基于邻域体素搜索的改进，以此实现等值面提取。为了处理等值面提取中遇到的噪声、轮廓模糊等问题，论文引入了在图像分割领域中应用广泛的水平集方法。水平集方法将n维的对象演化转换到n+1维空间中，求解其零水平集即可获得n维对象演化后结果，具有良好的拓扑自适应能力。传统的水平集方法多用于二维图像分割，能在灰度图像中识别出物体轮廓，本文将其拓展到三维领域上应用，使用几何轮廓模型，通过对定义的与源图像和水平集函数相关的能量泛函求解偏微分方程，得到水平集函数演化的迭代形式，利用数值计算使水平集函数不断演化，使能量泛函达到极小值，从而完成轮廓的演化过程，最终将演化后的清晰轮廓应用等值面提取算法中，计算得到等值面。本文使用Mumford-Shah模型的简化模型C-V模型，实现水平集函数的演化，该模型的能量函数利用了图像的全局信息，对不清晰的边界有很好的三维分割效果。使用水平集方法对三维体数据进行目标轮廓提取在等值面提取中相当于一个预处理的过程。因为水平集函数使用的是符号距离函数，表示三维数据上的点距离目标轮廓的最短距离，在目标之内的点标记距离为正，区域以外标记为负值。所以就可以通过这个特性将水平集函数周围划分出一个窄带，窄带之外的数据就可以作为噪声来处理。只针对窄带内的数据做等值面提取，可以有效地控制外围噪声数据在等值面提取过程中产生的离散的三角面片，使得等值面提取更加清晰有效。

关键词：可视化技术兴趣区域等值面提取移动立方体算法水平集

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基于光线投射算法的脑部MRI图像三维重建技术

基于光线投射算法的脑部MRI图像三维重建技术

引用

作者：程基兴西南交通大学

学位级别：硕士

近年来,随着医学影像技术的逐渐发展,医学图像已经成为了医生诊断病情的重要依据。但是传统影像技术提供的二维图像缺乏直观性,诊断过程中主要依赖医生的临床经验来判断组织器官的三维形态。医学图像的三维重建技术可以为医生提供真实... 详细信息

近年来,随着医学影像技术的逐渐发展,医学图像已经成为了医生诊断病情的重要依据。但是传统影像技术提供的二维图像缺乏直观性,诊断过程中主要依赖医生的临床经验来判断组织器官的三维形态。医学图像的三维重建技术可以为医生提供真实的三维模型,协助医生进行病情诊治工作,具有重要的应用价值。本文主要基于光线投射算法研究了脑部核磁共振图像的三维重建技术,文章包括以下内容。首先,对核磁共振图像的获取方式以及医学图像特点进行阐述,简要解析了DICOM图像文件格式;为了后续进行三维重建时可以获得质量较高的模型,本文首先对原始图像进行了预处理,主要包括对图像滤波和分割,通过中值滤波平滑图像,并通过大津法实现了脑部主要组织结构的分割,获得了脑组织、头骨和部分血管的图像数据。其次,本文比较了面绘制算法与体绘制重建算法的差异性,并对面绘制算法中的移动立方体算法进行了研究与实现,介绍了算法中的二义性问题及解决办法。通过C++编程实现了对分割后的脑组织、头骨、血管等组织的三维重建工作,并对结果进行整合得到了脑部完整模型。然后,本文重点关注体绘制算法,研究了光线投射算法的实现原理与关键技术,并在CPU端采用无效体素剔除、提前终止光线合成的技术对算法进行了优化。通过C++编程实现算法,并对多组图像的进行三维重建,对优化前后的算法进行了对比分析。最后,本文实现了基于CUDA技术的光线投射算法的加速算法,利用CUDA的并行计算的能力对传统光线投射算法进行加速,并从算法层面优化了光线投射时的计算量,进一步对算法的实现效率进行提升。编程实现该算法,并对多组图像完成三维重建,比较了该算法与传统光线投射算法、VTK函数库内光线投射算法执行效率的差异。

关键词：三维重建移动立方体算法体绘制光线投射算法 CUDA

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真实肥皂泡颜色形态及其运动模拟算法改进与验证

真实肥皂泡颜色形态及其运动模拟算法改进与验证

引用

作者：张蕾燕山大学

学位级别：硕士

在计算机图形学领域，对自然现象的模拟一直是最具有挑战性的。传统的计算公式和渲染方法，无法满足对模拟效果日益增加的真实性和实时性要求。随着肥皂泡干涉现象、吸附现象和充气结构等物理特性研究的日益成熟，基于物理的模拟方法得... 详细信息

在计算机图形学领域，对自然现象的模拟一直是最具有挑战性的。传统的计算公式和渲染方法，无法满足对模拟效果日益增加的真实性和实时性要求。随着肥皂泡干涉现象、吸附现象和充气结构等物理特性研究的日益成熟，基于物理的模拟方法得到广泛应用。基于物理特性的方法进行肥皂泡模拟，重点针对其真实性和实时性进行研究。首先，在提高真实性方面，在肥皂泡间薄膜夹角为120°理论的基础上，基于二维切片几何结构，采用三角公式准确计算出合并后肥皂泡薄膜所在圆的半径及位置，使得公式更具有普遍性。同时在优化的谐波合成方法基础上引入脉动风场的创建，通过计算风力的作用，使得肥皂泡与外界的交互变形更自然真实。其次，在提高实时性方面，采用GPU渲染的方法绘制肥皂泡的表面颜色。在图形硬件的基础上，使用动态纹理的反射光线计算方法，并引入通过GPU双通道快速运行的精确光学折射算法，利用高并行结构保证实时性。绘制阴影效果时采用模板缓存技术，在不改变真实性的前提下，提高运算速度。再次，将肥皂泡间引力、斥力和自身的重力等添加到影响其运动的特征因素中，使得肥皂泡的形态和运动更加逼真自然。在动态合并过程中，采用重建三维物体时常用的移动立方体算法计算相交薄膜的变形细节，准确绘制肥皂泡运动过程。最后，利用C++语言和开放性图形库OpenGL设计肥皂泡实时仿真系统，验证改进后的肥皂泡绘制算法，实验表明：通过算法的改进可以实时表现真实的肥皂泡结构、颜色和其与外界交互运动的变形过程。

关键词：肥皂泡模拟 GPU 风场模拟谐波合成法移动立方体算法

来源：评论

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一种虚拟手术中血液与水融合的模拟方法

一种虚拟手术中血液与水融合的模拟方法

引用

作者：张泽龙南昌大学

学位级别：硕士

虚拟现实技术(Virtual Reality,VR)是创造一个逼真虚拟环境的艺术和科学,虚拟手术便是该技术在医学、教育等领域的运用。虚拟手术不仅弥补了传统外科手术培训过程中成本高、时间长等缺点,而且还能让外科医生在术前制定更加详细的手术方... 详细信息

虚拟现实技术(Virtual Reality,VR)是创造一个逼真虚拟环境的艺术和科学,虚拟手术便是该技术在医学、教育等领域的运用。虚拟手术不仅弥补了传统外科手术培训过程中成本高、时间长等缺点,而且还能让外科医生在术前制定更加详细的手术方案从而规避手术风险。然而现实手术中经常需要用水对伤口附近多余血液进行冲洗,否则会影响医生手术视线增加手术失败风险。同时由于血液成分复杂,模拟血液与水融合存在诸多难点和问题,因此在虚拟手术仿真系统中加入真实的血液与水融合模型是非常有必要的。对此,本文对近年国内外主要的血液仿真和流体模拟技术进行了研究与分析,发现现有方法虽然可以在一定程度上模拟出血液与水融合的现象,但对于虚拟手术来说仍然存在真实感差和实时性不足的问题,针对上述问题,本文提出以下两点改进措施:首先,本文采用较为流行的光滑粒子流体动力学算法对血液和水的混合流体进行物理模拟。该算法首先对每个粒子的支持域进行搜索,然后逐一对粒子的密度及所受到的压力、粘度力、外力等进行计算,最终得出粒子的位置。然而,该算法在进行血液与水融合模拟时会出现计算效率低下且耗时长的情况,因此,本文使用基于块划分的SPH方法加快模拟效率。该方法可以根据粒子初始间距进行区域块划分,然后针对每个区域块分别赋予不同的时间步长,并以不同的速率进行求解。改良后的算法可以在兼顾模拟精度的前提下最小化计算成本,提高计算速率,最终实现对血液与水融合的实时仿真。其次,本文采用一种目前应用较为广泛的隐式曲面三角形网格构造方法——移动立方体算法对血液与水融合进行表面重建。该算法首先根据标量场建立小立方体网格,然后设置阈值找出与液体表面接触的立方体,最后通过线性插值的方法计算出三角面片顶点在立方体边上的位置,并进行绘制。为了使该方法能够在虚拟手术中快速渲染出更加逼真的血液与水融合效果,本文利用粒子核插值法对血液与水混合液体的隐式曲面进行计算,并利用GPU加速遍历的方法,更加高效的重建出光滑表面,从而实现对血液与水融合实时且逼真的渲染。最后,本文对上述研究进行对比实验和总结分析。实验结果表明,本文所采用的物理模拟方法和表面重建方法可以较好的进行虚拟手术中血液与水融合的现象模拟,具有稳定性好、实时性高、真实感强等特点,能够增强虚拟手术系统的真实感及沉浸感。此外,本文对未来血液与水融合的模拟提出了研究展望,模型改进后可以运用到更加广泛的领域中。

关键词：虚拟手术血液模拟混合流体光滑粒子流体动力学移动立方体算法

来源：评论

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医学图像三维可视化技术研究

医学图像三维可视化技术研究

引用

作者：王京阳哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

医学图像三维可视化是一个多学科交叉的研究领域，它涉及数字图像处理、计算机图形学以及医学领域的相关知识。医学图像三维可视化在诊断医学、手术规划及模拟仿真、整形及假肢外科、放射治疗规划、解剖教学等方面都有重要应用。因此，... 详细信息

医学图像三维可视化是一个多学科交叉的研究领域，它涉及数字图像处理、计算机图形学以及医学领域的相关知识。医学图像三维可视化在诊断医学、手术规划及模拟仿真、整形及假肢外科、放射治疗规划、解剖教学等方面都有重要应用。因此，对医学图像三维可视化的研究，具有重要的学术意义和应用价值。\n 现代医疗图像设备所获得的医学体数据量越来越多，以及医学图像本身的复杂性，使得三维可视化所需处理的数据量巨大，因此优化绘制算法、提高处理速度变得十分重要。本文主要对基于序列CT二维图像的三维可视化各个步骤的算法进行了研究。\n 论文介绍了医学图像三维可视化的两种基本算法的基本原理，即传统的面绘制算法和体绘制算法，分析了它们的优缺点，并分别针对这两种算法提出了以下两种改进的算法：\n （1）针对移动立方体算法需要对所有单元进行遍历，效率低下的缺点，提出了改进算法，即只访问那些构成等值面的单元，同时用中点插值代替线性插值,提高了移动立方体算法的三维重建效率。\n （2）针对传统体绘制中数据量巨大、绘制速度慢的缺点，提出了通过设置查找表,引入简化计算公式的改进算法，从而提高了体绘制的速度。\n 论文以上述的工作为基础，在PC上，基于Windows操作系统，利用VisualC++开发工具，运用计算机图形学和图像处理技术，实现了一个三维可视化的系统，完成了三维体数据的输入；二维CT图像数据的显示；运用改进后的算法分别对医学图像数据进行了面绘制和体绘制，对绘制后的图像在屏幕上形象逼真地进行了显示；对显示的图像进行交互式的观察，如旋转、放大缩小、平移；把病人信息和显示图像形成报表以供打印输出。这样为后续开发提供了软件平台。论文还对今后进一步的工作进行了展望。

关键词：医学图像三维可视化移动立方体算法系统开发

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