三维数据场重构与显示工程软件设计

前言

第1章绪论

1.1三维空间数据场可视化概述

1.2三维数据场重建的发展与应用

1.3三维数据可视化系统的开发步骤与技术方法

1.3.1三维数据可视化系统的开发步骤

1.3.2三维数据场可视化的主要技术方法

第2章三维数据场的数据类型与转换

2.1三维空间数据场的数据类型与表达

2.1.1三维数据场的数据类型

2.1.2三维空间数据场的通常表达方式

2.2医学图像格式格式介绍

2.2.1医学图像格式DICOM基本介绍

2.2.2DICOM标准中涉及的基本概念和定义

2.2.3DICOM标准的组成

2.2.4DICOM在医学图像信息系统中的应用

2.2.5DICOM图像文件结构

2.3三维空间数据场的数据转换

2.3.1各种三维数据转换接口技术及应用

2.3.2三维数据模型转换功能模块的设计

2.3.3医学图像格式转换

第3章基于等值面的三维空间数据场重构与显示

3.1基于等值面的三维空间数据场重构技术

3.1.1MarchingCubes算法的基本概念

3.1.2MarchingCubes算法介绍

3.1.3MarchingCubes算法的程序实现

3.1.4其他基于面的三维重构算法介绍

3.2基于面表达的基本三维重构基本软件包设计

3.2.1医学器官三维重构软件包系统的基本技术要求

3.2.2医学器官三维重构软件包系统的基本软件系统的构成

3.2.3基于MarchingCubes的等值面产生的程序实现技术

3.2.4三维重构算法的程序流程

3.2.5Marhingubes算法中三角形片构成的效率比较与分析

3.2.6三维重构软件系统各功能模块的设计

3.2.7三维重构系统各功能模块的协调

3.3图像预处理对三维重构效果的作用

3.4OpenGL在三维数据场显示中的应用

3.4.1OpenGL基本技术简介

3.4.2图形变换基础

3.5OpenGL的程序应用技术

3.5.1OpenGL应用功能

3.5.2Delphi下的OpenGL绘制过程

3.5.3Delphi下的OpenGL编程

3.6基于面表达的复杂三维重构软件包的设计

3.6.1基于面表达的复杂三维重构软件包的功能要求

3.6.2基于面表达的复杂三维重构软件包的功能实现技术

第4章基于直接体绘制的三维空间数据场的显示

4.1直接体绘制技术简介

4.2体绘制中的光学模型

4.2.1光吸收模型

4.2.2光线发射模型

4.2.3光线吸收与发射模型

4.3体绘制方程

4.3.1体绘制方程一般公式

4.3.2体绘制近似合成公式

4.4图像空间扫描的体绘制技术

4.4.1光线投射算法的基本原理

4.4.2光线投射算法的实现技术

4.5物体空间扫描的体绘制技术

4.5.1抛雪球法

4.5.2错切－变形法(Shear-Warp)

4.6基于直接体绘制的基本三维重构软件的设计

4.6.1基于直接体绘制的基本三维重构软件包的框架设计

4.6.2基于直接体绘制系统的主要功能模块设计

4.6.3传递函数的设计

4.7由三维纹理映射硬件支持的直接体绘制

4.7.1三维纹理映射及其硬件实现的基本原理

4.7.2基于三维纹理映射硬件支持三维显示软件的设计

4.8基于GPU的三维绘制技术

4.9各种体绘制算法的实验与比较

第5章基于二维轮廓线的三维重构与显示

5.1由二维轮廓线重构三维形体的基本原理

5.2单轮廓线之间的三维形体重构的基本方法

5.2.1最短对角线法

5.2.2最大体积法

5.2.3相邻轮廓线同步前进法

5.2.4基于Delaunay剖分的外表面重构

5.3图像的滤波和边缘轮廓求取与应用

5.3.1图像的滤波处理

5.3.2图像的阈值分割

5.3.3图像的边缘检测

5.3.4图像的边界提取

5.3.5提取轮廓线上的网格点

5.3.6由二维轮廓线的点构成三维曲面

5.3.7显示二维轮廓线组成的三维曲面的技术

5.3.8基于轮廓线的三维表面重构实验与结果分析

5.4由二线轮廓线重构三维形体显示软件的设计

参考文献

　　本书主要介绍三维数据场重构与显示的基础理论和程序实现技术，从工程应用的角度介绍三维数据场重构与显示应用软件设计的基本方法和实用技术。全书分为5章，每章都以一个或多个具体的基于不同技术的三维数据场重构和显示软件包开发的实例来叙述其相关的理论和编程技术。本书可作为大学生、研究生和工程软件人员在三维数据场重构与显示的算法及相关应用课程的参考教材。　　本书主要介绍三维数据场重构与显示的基础理论和程序实现技术，从工程应用的角度，介绍三维数据场重构与显示应用软件设计的基本方法和实用技术。全书分为5章，第1章简要介绍三维数据场重构与显示的应用发展、研究内容和基本方法，第2章介绍三维数据场的数据类型与转换技术，第3章介绍基于等值面的三维数据场重构与显示的基本理论和程序设计方法，第4章介绍基于直接体绘制的三维数据场重构与显示基本理论和程序设计方法，第5章介绍基于二维轮廓线的三维物体重构和显示的理论与程序设计方法，每章都包含多个基于不同技术的三维数据场重构与显示的工程应用例程，各章之间的理论分析和程序模块具有一定的相关性和独立性。　　本书系统地介绍了基于Delphi的三维数据场重构与显示的程序设计技术，比较全面地介绍了三维数据场重构与显示的各种方法的程序实现技术，本书以讲解实例设计的方式介绍三维数据场重构与显示的程序设计技巧。注重理论、突出实用。　　本书可作为大学生、研究生和工程软件人员在三维数据场重构与显示的算法及相关应用课程的参考教材，书中的例子全部通过Delphi7验证实现，书中程例主要涉及三维医学图像重构与显示、无损三维测量与显示、快速逆向加工等工程软件设计技术。随书所附光盘提供书中所介绍的所有三维数据场重构与显示的软件包的完整源程序及编程和运行所需资源、素材和控件。【作者简介】　　蒋先刚，男，湖南永州人。华东交通大学基础科学学院、交通信息工程与控制研究所教授。1982年中南大学铁道学院机械工程与自动化专业毕业。1985年北京航空航天大学工程图学研究生班毕业。1997-1998年英国Strathclyde大学国家访问学者，2003-2004年英国Cranfield大学国家访问学者，已发表学术论文130篇，编著书10本。主要研究领域为计算机图形学、工业测控、机械电气CAD／CAM／CAE。