多視角三維數(shù)據(jù)場(chǎng)的構(gòu)建研究

任 棟

(上海海事大學(xué) 商船學(xué)院,上海 201306)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,模式識(shí)別技術(shù)已由二維數(shù)據(jù)圖像分析向三維模型識(shí)別轉(zhuǎn)變,其研究重點(diǎn)也由以往對(duì)單個(gè)物體的三維重塑和特征提取,轉(zhuǎn)向?qū)φw環(huán)境的三維識(shí)別．在三維數(shù)據(jù)場(chǎng)下,等值面抽取和繪制算法最大的挑戰(zhàn)來自于體數(shù)據(jù)場(chǎng)規(guī)模與處理效率的矛盾[1].不過，數(shù)據(jù)量的增加雖然會(huì)加重計(jì)算機(jī)運(yùn)行負(fù)擔(dān),但更能提高模式識(shí)別效率．在現(xiàn)實(shí)情況下,觀測(cè)點(diǎn)對(duì)于環(huán)境信息提取的完整性顯然不可能和醫(yī)學(xué)CT相提并論,相比于完整切片式的三維重構(gòu),其往往只能取得有限的觀測(cè)面數(shù)據(jù)．事實(shí)上,三維數(shù)據(jù)場(chǎng)數(shù)據(jù)的建立基本依托于兩個(gè)因素:一是物體和觀測(cè)點(diǎn)的距離;二是多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的角度和位移．其中距離探測(cè)問題可以通過激光測(cè)距、標(biāo)尺及三角定位等一系列方法解決,而多角度觀測(cè)既是模型建立的需要,也是可行和必須的研究方法．本文研究自然條件下三維數(shù)據(jù)場(chǎng)的整體構(gòu)建,并描述如何對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行精細(xì)分割．

1 理論模型

移動(dòng)立方體(marching cubes, MC)算法是一種通過對(duì)立方體的表面進(jìn)行分析重建的算法.它通過提取兩幅相鄰切片圖像形成的三維數(shù)據(jù)場(chǎng)構(gòu)造立方體元,計(jì)算其中三角面片各頂點(diǎn)處的坐標(biāo)和法向量,繪制出等值面,從而實(shí)現(xiàn)表面重建[2]．

在MC算法所構(gòu)建的O-xyz坐標(biāo)系中,觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)到的數(shù)據(jù)是以空間向量形式存在的.設(shè)G1,G2為觀測(cè)點(diǎn).在一個(gè)切片S1上的點(diǎn)集都已經(jīng)被觀測(cè)……