Модификация алгоритма Marching Cubes для получения трехмерного представления плоского изображения
Делия Иразу ХЕРНАНДЕС ФАРСАС,
Рафаэль ГУСМАН КАБРЕРА,
Теодоро КОРДОВА ФРАГА,
Хосе Сакариас УАМАНИ ЛУНА,
Хосе Франсиско ГОМЕС АГИЛАР https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2020-32(5)-13
Аннотация
Совмещение трехмерной модели с изображением можно рассматривать как установку визуальных соответствий, извлекаемых из данных, описывающих эти изображения. Эта непростая задача еще более усложняется, если при построении изображений используются разные методы визуализации. В статье представлен подход, позволяющий сопоставлять характеристики, обнаруживаемые в двух различных видах изображений – фотографиях и 3D-моделях – с использованием общего 2D-представления. Наш подход основан на модификации алгоритма Marching Cubes, позволяющей избежать неоднозначных решений, не добавляя вычислений при обработке каждого куба. Мы разделяем идею о решающей важности разделения случаев эквивалентности на два класса. С учетом всех возможных состояний внутри и снаружи в четырех углах одной грани куба имеются только четыре нетривиальных варианта после исключения эквивалентных вариантов путем вращения. Полученные результаты демонстрируют применимость предлагаемой методики.
Об авторах
Делия Иразу ХЕРНАНДЕС ФАРСАС
Университет Гуанахуато
Мексика
PhD, доцент, факультет науки и техники
Мексика
PhD, доцент, факультет науки и техники
Рафаэль ГУСМАН КАБРЕРА
Университет Гуанахуато
Мексика
PhD, профессор кафедры электротехники, заведующий лабораторией
Мексика
PhD, профессор кафедры электротехники, заведующий лабораторией
Теодоро КОРДОВА ФРАГА
Университет Гуанахуато
Мексика
PhD, профессор кафедры инженерной физики
Мексика
PhD, профессор кафедры инженерной физики
Хосе Сакариас УАМАНИ ЛУНА
Университет Гуанахуато
Мексика
Магистр наук в области физики
Мексика
Магистр наук в области физики
Хосе Франсиско ГОМЕС АГИЛАР
Национальный совет по науке и технологиям
Мексика
PhD, профессор, заведующий лабораторией
Мексика
PhD, профессор, заведующий лабораторией
Список литературы
1. T. Senthil Kumar and Anupa Vijai. 3D Reconstruction of Face from 2D CT Scan Images. Procedia Engineering, vol. 30, 2012, pp. 970-977.
2. Marcos Cirne and Helio Pedrini. Marching Cubes Technique for Volumetric Visualization Accelerated with Graphics Processing Units. Journal of the Brazilian Computer Society, vol. 19, 2013, pp. 223-233.
3. Timothy Newman and Hong Yi. A survey of the Marching Cubes algorithm. Computers Graphics, vol. 30, issue 5, 2006, pp. 854-879.
4. Zhongjie Long and Kouki Nagamune. A Marching Cubes Algorithm: Application for Three-dimensional Surface Reconstruction Based on Endoscope and Optical Fiber. Information, International Information Institute, vol. 18, issue 4, 2015, pp.1425-1437.
5. William E. Lorensen and Harvey E. Cline. Marching Cubes: A High Resolution 3D Surface Construction Algorithm. ACM Computer Graphics, vol. 21, issue 4, 1987, pp. 163-169.
6. M.J. Durst. Letters: Additional Reference to Marching Cubes. ACM Computer Graphics, vol. 22, issue 2, 1988, pp, 72-73.
7. Gregory Nielson and Bernd Hamann. The Asymptotic Decider: Resolving the Ambiguity in Marching Cubes. In Proc. of the 26th IEEE Conference on Visualization, 1991, pp. 83-91.
8. B. Natarajan. On Generating Topologically Consistent Isosurfaces from Uniform Samples. The Visual Computer, vol. 11, 1994, pp. 52–62.
9. Evgeni V. Chernyaev. Marching Cubes 33: Construction of Topologically Correct Isosurfaces. Technical report, Institute for High Energy Physics, 1995.
10. Lis Custodio, Sinesio Pesco, and Cláudio Silva. An Extended Triangulation to the Marching Cubes 33 Algorithm. Journal of the Brazilian Computer Society, vol. 25, 2019, article no. 6.
11. F. Gong and X. Zhao. Three-Dimensional Reconstruction of Medical Image Based on Improved Marching Cubes Algorithm. In Proc. of the International Conference on Machine Vision and Human-machine Interface, 2010, pp. 608-611.
12. S. Liu and J. Peng. Optimization of Reconstruction of 2D Medical Images based on Computer 3D Reconstruction Technology. Journal of Digital Information Management, vol. 13, issue 3, 2015, pp. 142-146.
13. Maxim A. Olshanskii, Arnold Reusken, and Jörg Grande. A Finite Element Method for Elliptic Equations on Surfaces. SIAM Journal on Numerical Analysis, vol. 47, issue 5, 2009, pp. 3339-3358.
14. Alexey Y. Chernyshenko and Maxim A. Olshanskii. An Adaptive Octree Finite Element Method for PDEs posed on Surfaces. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, vol. 291, 2015, pp. 146-172.
15. A. Bonito, R.H. Nochetto, and M.S. Pauletti. Dynamics of Biomembranes: Effect of the Bulk Fluid. Mathematical Modelling of Natural Phenomena, vol. 6, issue 5, 2011, pp. 25-43.
16. Matteo Cacciari and Gavin P. Salam. Dispelling the N 3 myth for the kt jet-finder. Physics Letters B, vol. 641 issue 1, 2006, pp. 57-61.
17. Thatcher Ulrich. Rendering Massive Terrains Using Chunked Level of Detail Control. In Proc. of the 29th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques, 2002.
18. Gregory M. Nielson, Liyan Zhang, Kun Lee, and Adam Huang. Parameterizing Marching Cubes Isosurfaces with Natural Neighbor Coordinates. Lecture Notes in Computer Science book series, vol. 4975, 2008, pp. 315-328.
19. Allen Van Gelder and Jane Wilhelms. Topological Considerations in Isosurface Generation. ACM Transactions on Graphics, vol. 13, issue 4, 1994, pp. 337-375.
20. Gerald E. Farin. Curves and Surfaces for Computer-Aided Geometric Design: A Practical Code. 4th edition. Academic Press, 1996, 429 p.
21. Claudio Montani, Riccardo Scateni, and Roberto Scopigno. A modified look-up table for implicit disambiguation of Marching Cubes. The Visual Computer, vol. 10, 1994, pp. 353-355.
Рецензия
Для цитирования:
ХЕРНАНДЕС ФАРСАС Д., ГУСМАН КАБРЕРА Р., КОРДОВА ФРАГА Т., УАМАНИ ЛУНА Х., ГОМЕС АГИЛАР Х. Модификация алгоритма Marching Cubes для получения трехмерного представления плоского изображения. Труды Института системного программирования РАН. 2020;32(5):167-180. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2020-32(5)-13
For citation:
HERNÁNDEZ FARÍAS D., GUZMÁN CABRERA R., CORDOVA FRAGA T., HUAMANÍ LUNA J., GOMEZ AGUILAR J. Modification of the Marching Cubes Algorithm to Obtain a 3D Representation of a Planar Image. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2020;32(5):167-180. (In Russ.) https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2020-32(5)-13
Послать статью по эл. почте 