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基于体素与基于轮廓三维重建比较

时间:2022-03-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:容易理解的是,理想的三维重建方法,或者说三角面片拟合结果,应该使用最少的三角面片,达到最小的空间误差。然而,减少三角面片和减小误差之间存在内在的矛盾,因此,如何取得二者的平衡就是在选择三维重建方法进行三维重建时必须考虑的问题。即使原始图像的分辨率很低,切片级重建方法也能够比较好地构造出光顺的表面,但是光顺不表示精度更高。

容易理解的是,理想三维重建方法,或者说三角面片拟合结果,应该使用最少的三角面片,达到最小的空间误差。然而,减少三角面片和减小误差之间存在内在的矛盾,因此,如何取得二者的平衡就是在选择三维重建方法进行三维重建时必须考虑的问题。

体素级重建首先在物体体素的小长方体中确定小面片,然后将这些小面片连接起来构成物体的表面。体素级重建方法只需考虑各个小面片之间拓扑一致性,不需要考虑总体的拓扑关系,所以较切片级重建具有更高的精度和可靠性,但是会产生大量的小面片,占用大量的存储空间。

当原始图像的分辨率很高时,体素级重建方法更精确;当原始图像的分辨率很低时,体素级重建的精度也很低。

切片级重建则是从一组平行轮廓重构通过这些轮廓的曲面。因为通过一组平行轮廓的曲面有无穷多个,需要引入体积最大、表面积最小、对应方向一致及跨度最小等约束以使重建问题有解。切片级重建方法可实现大幅度的数据压缩,但轮廓对应存在多义性,特别是出现分叉情况时轮廓对应问题的不确定性更加严重。

即使原始图像的分辨率很低,切片级重建方法也能够比较好地构造出光顺的表面,但是光顺不表示精度更高。我们熟悉的真实的人体解剖标本表面一般都是光顺的,因此,对三维重建的人体模型,可能认为表面光滑的比表面粗糙的精度更高,而实际上对重建模型做光顺处理某种程度上是以牺牲模型的精度为代价的。

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