基于符号距离函数的体渲染表面重建研究综述 被引量：1

1

作者 余瑛 万贻前 +1 位作者 洪瀚 叶青 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2024年第12期3533-3542,共10页

在计算机视觉和图形学领域,多视图物体表面重建是一个重要的研究方向。符号距离函数的体渲染技术是一种新兴的物体表面重建方法,因其在复杂场景重建中的出色表现受到人们广泛关注。旨在对符号距离函数的体渲染技术进行全面分析和总结,... 在计算机视觉和图形学领域,多视图物体表面重建是一个重要的研究方向。符号距离函数的体渲染技术是一种新兴的物体表面重建方法,因其在复杂场景重建中的出色表现受到人们广泛关注。旨在对符号距离函数的体渲染技术进行全面分析和总结,为未来研究人员提供参考。首先介绍了有向符号距离函数的基本原理及其在体渲染技术中的应用;随后,从提升表面重建质量、加快训练速度、稀疏视图重建、重光照和材料编辑、特定场景重建等方面整理分析了该领域的关键模型改进和技术进展;此外,还对比分析了不同模型在速度和性能方面的表现,并简要介绍了模型评估的主要指标和公开数据集;最后,对该领域的研究现状进行了总结,并对未来的研究前景进行了展望和探讨。 展开更多

关键词 符号距离函数 体渲染技术 物体表面重建

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水平集方法中符号距离函数快速重构 被引量：13

2

作者 肖昌炎 赵永明 +1 位作者 张素 陈亚珠 《信号处理》 CSCD 2003年第6期551-555,共5页

符号距离函数重构是水平集方法中必不可少、且相当费时的步骤。本文分类比较了符号距离函数的构造方法;对两类快速算法:基于程差方程的显式方法和基于偏微分方程的隐式方法,进行不同程度的改进;通过对比实验验证算法有效性,从实验结果... 符号距离函数重构是水平集方法中必不可少、且相当费时的步骤。本文分类比较了符号距离函数的构造方法;对两类快速算法:基于程差方程的显式方法和基于偏微分方程的隐式方法,进行不同程度的改进;通过对比实验验证算法有效性,从实验结果分析了各方法的优缺点。最后介绍两类方法在水平集方法图像分割中的具体应用。 展开更多

关键词 符号距离函数 函数重构 水平集方法 偏微分方程 图像分割

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一种快速的符号距离函数的生成方法 被引量：6

3

作者 张博 苏永利 《计算机应用与软件》 CSCD 北大核心 2008年第6期102-103,112,共3页

针对图像处理中常规水平集方法,设计了一种基于同心圆扩散的符号距离函数的生成算法。新的设计方法克服了通常构造距离函数计算量大的不足。首先通过对水平集曲线形状的分析,给出了曲线内外点的判断方法,这种方法只需要经过图像的一次... 针对图像处理中常规水平集方法,设计了一种基于同心圆扩散的符号距离函数的生成算法。新的设计方法克服了通常构造距离函数计算量大的不足。首先通过对水平集曲线形状的分析,给出了曲线内外点的判断方法,这种方法只需要经过图像的一次扫描即可给出内外点的判断;其次,利用同心圆扩散方法,寻找曲线上的最近点,并查找距离表,给出任一点到曲线的距离;最后,给出了所设计方法的计算步骤和算例,并与其它方法进行了比较,结果表明,新的方法计算稳定、速度快。 展开更多

关键词 水平集 符号距离函数 同心圆扩散

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水平集方法中符号距离函数的快速生成 被引量：3

4

作者 董吉文 杨海英 张冰 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2009年第34期180-182,共3页

准确快速地计算任意闭合曲线的符号距离函数,是提高水平集方法的效率和稳定性的至关重要的一步。改进了基于快速步进法标记任意闭合曲线内外部的方法,优化了基于源点映射扫描方法生成距离函数值的方法。实验证明方法准确有效,进一步提... 准确快速地计算任意闭合曲线的符号距离函数,是提高水平集方法的效率和稳定性的至关重要的一步。改进了基于快速步进法标记任意闭合曲线内外部的方法,优化了基于源点映射扫描方法生成距离函数值的方法。实验证明方法准确有效,进一步提高了水平集方法中符号距离函数的生成速度。 展开更多

关键词 水平集方法 符号距离函数 快速步进法 源点扫描法

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基于曲线推进的符号距离函数生成方法 被引量：1

5

作者 张博 苏永利 张书玲 《西北大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期697-700,共4页

目的构造水平集方法中所采用的符号距离函数,以提高曲线演化算法的速度。方法通过对水平集曲线形状的分析,给出了曲线内外点的判断方法,然后以距离等于1为步长推进边界,同时进行邻域最近点扫描,寻找任一网格点在曲线上的最近点,从而给... 目的构造水平集方法中所采用的符号距离函数,以提高曲线演化算法的速度。方法通过对水平集曲线形状的分析,给出了曲线内外点的判断方法,然后以距离等于1为步长推进边界,同时进行邻域最近点扫描,寻找任一网格点在曲线上的最近点,从而给出该点到曲线的距离。结果内外点的判断以及符号距离函数的构造均只需要经过图像的一次扫描即可给出结果,计算复杂度为O(N)。结论数值实验分析结果表明,新的方法计算稳定,比其他方法速度快。 展开更多

关键词 水平集 符号距离函数 邻域 最近点

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基于自适应符号函数的主动轮廓模型 被引量：6

6

作者 翁桂荣 何志勇 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第12期3892-3906,共15页

几何主动轮廓模型的缺点是对初始轮廓位置特别敏感,基于距离规则水平集(DRLSE)模型的初始轮廓曲线必须设置在目标边界的内部或者外部.基于边缘的自适应水平集(ALSE)模型,提出了一种提高初始轮廓鲁棒性的方法.但两种模型均容易出现陷入... 几何主动轮廓模型的缺点是对初始轮廓位置特别敏感,基于距离规则水平集(DRLSE)模型的初始轮廓曲线必须设置在目标边界的内部或者外部.基于边缘的自适应水平集(ALSE)模型,提出了一种提高初始轮廓鲁棒性的方法.但两种模型均容易出现陷入虚假边界、从弱边缘处泄露以及抗噪声能力差等问题.设计了一个结合自适应符号函数和自适应边缘指示函数的模型,使得主动轮廓演化能根据自适应符号函数的方向从初始轮廓开始自动进行膨胀及收缩,很好地改善了水平集对初始轮廓敏感的缺点,提高了鲁棒性,同时解决了水平集对收敛速度慢以及易从弱边缘处泄露的问题.此外,为了使得模型演化更加稳定,提出了一个新的距离规则项.实验结果表明:自适应符号函数的主动轮廓模型不仅可以提高分割质量,缩短图像分割时间,同时提高了对初始轮廓的鲁棒性. 展开更多

关键词 水平集 距离规则 主动轮廓模型 图像分割 自适应符号函数

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基于改进序列凸优化的多无人机航迹规划方法 被引量：1

7

作者 穆凌霞 李筱 +3 位作者 王斑 张友民 冯楠 薛向宏 《智能系统学报》 北大核心 2025年第1期128-138,共11页

随着人工智能技术的迅速发展,利用多架无人机执行飞行任务成为研究的热点之一。本文研究多架无人机到达同一目标点的航迹规划问题,首先建立最优控制问题,采用符号距离函数将非凸避障约束进行凸化;接着考虑了无人机离散序列间的避障约束... 随着人工智能技术的迅速发展,利用多架无人机执行飞行任务成为研究的热点之一。本文研究多架无人机到达同一目标点的航迹规划问题,首先建立最优控制问题,采用符号距离函数将非凸避障约束进行凸化;接着考虑了无人机离散序列间的避障约束,保证在连续时间内多无人机的飞行安全;最后提出了自适应信赖域序列凸优化算法,能够保证在每次序列迭代中都能找到近似凸子问题的解,快速求解得到多无人机最优航迹。该算法适用于威胁环境下多无人机协同到达指定的目标点,具有较快的收敛速度。 展开更多

关键词 多无人机 航迹规划 避障约束 符号距离函数 凸优化 自适应信赖域 近似凸子问题 协同到达

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水平集函数规则化的C-V主动轮廓模型 被引量：6

8

作者 杨勇 潘伟民 徐春 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2008年第34期166-168,共3页

Chan与Vese提出的C-V主动轮廓模型采用传统的水平集方法实现,为了保证水平集函数演化的稳定性,需要加入轮廓的长度项来规则化水平集函数,且在演化的过程中要周期性重新初始化为符号距离函数,从而大大增加了计算量和实现的复杂度。提出... Chan与Vese提出的C-V主动轮廓模型采用传统的水平集方法实现,为了保证水平集函数演化的稳定性,需要加入轮廓的长度项来规则化水平集函数,且在演化的过程中要周期性重新初始化为符号距离函数,从而大大增加了计算量和实现的复杂度。提出一种新的规则化水平集函数的方法,不但可以保证水平集函数演化稳定,而且避免了重新初始化。实验结果表明:该方法稳健、快速。 展开更多

关键词 主动轮廓模型 水平集方法 符号距离函数

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融合多注意力机制的布料仿真方法

9

作者 王婷 靳雁霞 +1 位作者 南科良 王松松 《计算机工程与设计》 北大核心 2025年第3期886-894,共9页

针对布料仿真中模拟精度与计算效率的平衡问题,提出一种融合多注意力机制的布料仿真方法。使用多精度点云采样对原始点云进行下采样,得到能反映布料真实形状的真实点云;使用多源多尺度特征融合全面捕获并整合查询点的特征,结合神经网络... 针对布料仿真中模拟精度与计算效率的平衡问题,提出一种融合多注意力机制的布料仿真方法。使用多精度点云采样对原始点云进行下采样,得到能反映布料真实形状的真实点云;使用多源多尺度特征融合全面捕获并整合查询点的特征,结合神经网络精准预测符号距离函数(signed distance function,SDF)值与梯度,指导拉动查询点;使用自控制损失(self-control loss,SCLoss)动态纠正拉动后的查询点云,缩小与真实点云之间的差异,使用Marching Cubes算法获取布料模拟结果。实验结果表明,该方法比其它布料仿真方法具有更高的模拟精度与计算效率,能够保留准确详细的褶皱细节,是一种高效的布料仿真方法。 展开更多

关键词 布料仿真 多注意力机制 点云采样 特征融合 符号距离函数 自控制损失 深度学习

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基于神经隐式表面表征的动态可扩展SLAM技术

10

作者 张嘉钏 戈湑 王录涛 《计算机工程与设计》 北大核心 2025年第4期1119-1126,共8页

针对同时定位与地图构建过程中,受遮挡、测量误差等因素影响导致构造地图易出现空洞、断层等问题,提出一种基于神经辐射场的三维场景重建方法,提升建图质量,实现无边界场景的重建和地图的动态扩展。基于密度场是由一个定义良好的表面产... 针对同时定位与地图构建过程中,受遮挡、测量误差等因素影响导致构造地图易出现空洞、断层等问题,提出一种基于神经辐射场的三维场景重建方法,提升建图质量,实现无边界场景的重建和地图的动态扩展。基于密度场是由一个定义良好的表面产生的这一假设,通过约束表面的不透明度误差,使射线采样点更好地吻合辐射场分布;为实现压缩网格占用的空间的同时,不降低重建分辨率,引入线性插值的方法,获得指定坐标的特征向量集;引入光度约束、深度约束和符号距离值约束,提升复杂几何表面细节恢复能力。多个数据集与实际数据验证结果表明,系统在重建地图的精度、完整度和完整率上都有所提升,验证了方法的可行性。 展开更多

关键词 同时定位与地图构建 三维重建 神经隐式网络 体渲染 截断有符号距离函数 线性插值 体素网格

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基于物体单视图的隐式曲面重建

11

作者 邢燕 牛赛虎 +1 位作者 洪沛霖 檀结庆 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第5期642-648,共7页

基于隐式曲面的三维重建方法在保真度、灵活性和压缩能力方面提供了良好的权衡。文章利用隐式曲面网络学习物体形状的三维表面,首先利用视觉几何群(visual geometry group-16,VGG-16)网络从图像中提取全局特征,对建模空间中的每个采样点... 基于隐式曲面的三维重建方法在保真度、灵活性和压缩能力方面提供了良好的权衡。文章利用隐式曲面网络学习物体形状的三维表面,首先利用视觉几何群(visual geometry group-16,VGG-16)网络从图像中提取全局特征,对建模空间中的每个采样点从VGG-16网络中获取局部特征;其次对每个采样点利用多层感知器(multi-layer perceptron,MLP)进行位置编码得到点特征;然后将全局特征和局部特征分别与点特征串联起来送入2个解码器中,获得隐式场中采样点的符号距离函数(signed distance function,SDF)的大小与符号,并最终得到物体的隐式曲面。文中所提出的方法应用于ShapeNet数据集上进行三维对象重建任务,定性和定量评估均优于现有方法,特别是对于具有孔洞和薄结构的复杂拓扑物体。 展开更多

关键词 三维重建 全局特征 局部特征 深度学习 符号距离函数(sdf)

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基于边缘强化神经拉动模型的三维表面重建

12

作者 徐宝昌 王毅豪 +3 位作者 郝围围 尹士轩 王威 李雅飞 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期202-212,共11页

通过学习空间点云数据的符号距离函数(Signed Distance Functions, SDFs)进行三维表面重建是当前的研究热点。为重建出高精度的水密模型,神经拉动(Neural-pull, NP)采用点云拉动,以训练同步更新SDFs,但在实际重建过程中,重建模型会因为... 通过学习空间点云数据的符号距离函数(Signed Distance Functions, SDFs)进行三维表面重建是当前的研究热点。为重建出高精度的水密模型,神经拉动(Neural-pull, NP)采用点云拉动,以训练同步更新SDFs,但在实际重建过程中,重建模型会因为点云存在噪声和缺失而导致重建结果不够精细,带来错误的表面重建。针对以上问题,引入边缘提取强化输入点云的边缘信息,提出利用残差学习机制的边缘强化神经拉动模型(Neural Pull based on Edge Enhancement, NPEE)。为确保重建表面平滑的同时能够获取更多的表面细节,该方法在保留原本神经网络用于学习SDFs的基础上引入一个新的网络,利用残差学习机制学习点云的边缘SDFs。同时在原始点云的基础上,引入边缘因子σ,结合学习的边缘SDFs,通过点云边缘的鲁棒提取强化输入点云。为验证算法模型的优化效果,采用目前广泛使用的ABC数据集、斯坦福扫描模型和模拟扫描数据集设计对比实验,实验结果以及评估指标(CD)表明,NPEE可以有效改善神经拉动算法在边缘表面重建的缺陷,同时和其他重建方法相比,NPEE在面对稀疏点云和含噪点云时仍能保证重建的精确性和完整性。 展开更多

关键词 深度学习 三维点云 表面重建 符号距离函数

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基于邻域表面特征的隐式神经表示方法

13

作者 于楚飞 苏工兵 +2 位作者 王晶 袁梦 曾文豪 《计算机工程与设计》 北大核心 2024年第7期2111-2118,共8页

隐式神经表示能够实现任意分辨率下的表面重建。现有方法仅使用了坐标信息,未考虑到其邻域表面上的特征对局部形状的贡献,因此难以精确恢复表面上复杂的纹理和拓扑。为此,提出一种采用编码-解码策略的改进模型,提高表面重建的精度。编... 隐式神经表示能够实现任意分辨率下的表面重建。现有方法仅使用了坐标信息,未考虑到其邻域表面上的特征对局部形状的贡献,因此难以精确恢复表面上复杂的纹理和拓扑。为此,提出一种采用编码-解码策略的改进模型,提高表面重建的精度。编码器获取坐标在邻域表面上的特征编码和其在高维空间下的映射编码。在解码器中应用损失自适应加权策略,提高编码信息的利用率。实验结果表明,较现有方法显著提高了重建结果的精度,其重叠度和F-score分别提高了1.458%和1.46%,平均倒角距离降低了0.08。 展开更多

关键词 表面重建 隐式神经表示 符号距离函数 点云 多层感知机 傅里叶变换 编码器

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一种加快Chan-Vese分割方法的有效措施 被引量：2

14

作者 张九龙 张建州 钟灵 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第33期26-27,30,共3页

论文详细阐述了Chan-Vese(CV)方法的基础理论及其几何意义,分析了符号距离函数在水平集演化过程中的变化规律,在CV方法中引入约束符号距离函数的能量项,改进了原来的CV方法,最后通过实验说明了这种改进有效地提高了原算法的计算速度。

关键词 图像分割 水平集方法 Chan—Vese(CV)方法 符号距离函数(sdf)

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基于Mumford-Shah模型的快速水平集图像分割方法 被引量：125

15

作者 李俊 杨新 施鹏飞 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第11期1175-1183,共9页

该文对Chan-Vese提出的基于Mumford-Shah模型的水平集分割图像的算法做了两方面的改进:首先改进了C-V方法的偏微分方程,使得C-V方法可以快速计算出全局最优分割;其次,采用源点映射扫描方法来快速计算符号距离函数,克服了常规水平集方法... 该文对Chan-Vese提出的基于Mumford-Shah模型的水平集分割图像的算法做了两方面的改进:首先改进了C-V方法的偏微分方程,使得C-V方法可以快速计算出全局最优分割;其次,采用源点映射扫描方法来快速计算符号距离函数,克服了常规水平集方法中构造符号距离函数计算量大的缺点,并结合该文所提出的基于快速步进法生成符号表的方法,进一步提高了计算稳定性.两方面的改进提高了计算的速度和分割效果,试验统计结果显示,对于512×512的大幅图像,一般只需要10次左右的迭代就可以得到最优的分割效果.对合成图像、生物医学图像的分割结果表明了本文方法的稳健、快速. 展开更多

关键词 MUMFORD-SHAH模型 图像分割 水平集方法 符号距离函数 图像处理 计算机视觉

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左心室核磁共振图像的自动分割 被引量：9

16

作者 陈强 周则明 +2 位作者 屈颖歌 王平安 夏德深 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期991-999,共9页

目前左心室核磁共振图像的分割方法,大部分是半自动的,如Snake方法;为了能实现全自动分割,该文先采用SVM对图像进行左心室定位,然后用水平集(LevelSet)方法进行分割.针对水平集符号距离函数构造计算量大的问题,提出了一种新的符号距离函... 目前左心室核磁共振图像的分割方法,大部分是半自动的,如Snake方法;为了能实现全自动分割,该文先采用SVM对图像进行左心室定位,然后用水平集(LevelSet)方法进行分割.针对水平集符号距离函数构造计算量大的问题,提出了一种新的符号距离函数(SDF)的生成方法———中线延拓方法.它只需对图像进行一次扫描就可以生成SDF,同时还可以记下每点对应的曲线上的最近邻点,为速度项中曲率的扩展提供条件.针对核磁共振图像成像特点,特别是对加标记线的左心室核磁共振图像,引入了块像素变差和灰度相似性的思想,对水平集方法的速度项进行了改进,提高了分割精度.该方法能全自动、快速、准确地实现左心室的分割.文中给出了合成图像和左心室核磁共振图像的分割结果. 展开更多

关键词 水平集 符号距离函数 SVM 图像分割 核磁共振图像

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改进的C-V水平集模型图像分割算法 被引量：17

17

作者 徐玲凌 肖进胜 +1 位作者 易本顺 娄利军 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第10期209-210,213,共3页

复杂的计算限制了基于Chan-Vese(C-V)水平集模型的图像分割方法的应用。为提高图像分割的速度,提出一种基于C-V水平集模型的改进水平集方法。在一般情况下,只需要几次简单迭代就能分割出物体的轮廓。实验表明,该方法简单高效,能够快速... 复杂的计算限制了基于Chan-Vese(C-V)水平集模型的图像分割方法的应用。为提高图像分割的速度,提出一种基于C-V水平集模型的改进水平集方法。在一般情况下,只需要几次简单迭代就能分割出物体的轮廓。实验表明,该方法简单高效,能够快速有效地实现图像轮廓分割。 展开更多

关键词 图像分割 Chan-Vese水平集模型 符号距离函数

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基于变分水平集的图像分割模型 被引量：9

18

作者 唐利明 黄大荣 李可人 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2014年第5期704-712,共9页

基于传统的变分水平集方法的图像分割,水平集函数必须周期性地重新初始化使之保持为符号距离函数,这存在如何选择重新初始化的时间和方式的难题。Li模型通过在能量泛函中引入一个内部约束能量,去除了水平集函数在演化过程中需重新初始... 基于传统的变分水平集方法的图像分割,水平集函数必须周期性地重新初始化使之保持为符号距离函数,这存在如何选择重新初始化的时间和方式的难题。Li模型通过在能量泛函中引入一个内部约束能量,去除了水平集函数在演化过程中需重新初始化的难题。通过对Li模型的分析,提出了一个新的变分水平集的分割模型。该模型通过在能量泛函中加入一个较简单的内部约束能量,同样可以实现水平集演化过程中的无需重新初始化。并且通过对边缘停止函数的重新定义,引入了新的外部能量,使得本文模型对噪声图像的分割更具鲁棒性。实验表明无论是在收敛速度上,还是在对噪声图像的分割质量上,本文模型和Li模型相比都具有一定的优势。 展开更多

关键词 变分水平集 符号距离函数 图像分割 边缘停止函数 重新初始化

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基于SAX方法的股票时间序列数据相似性度量方法研究 被引量：9

19

作者 刘威 邵良杉 +2 位作者 曾繁慧 王江 付巍巍 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2009年第9期115-118,共4页

特定数据集上高效的相似性度量方法是目前时间序列数据挖掘领域研究的重点内容之一。针对经过SAX方法降维后的股票数据在相似性度量中缺乏趋势变化的动态信息这一问题,本文提出了一种融合了点距离与模式距离优点的新型相似性度量函数—... 特定数据集上高效的相似性度量方法是目前时间序列数据挖掘领域研究的重点内容之一。针对经过SAX方法降维后的股票数据在相似性度量中缺乏趋势变化的动态信息这一问题,本文提出了一种融合了点距离与模式距离优点的新型相似性度量函数——复合距离函数,并通过实证分析验证了该距离函数在相似性度量中的有效性,为揭示股票数据间相互依赖的规律以及时间序列相似性问题的进一步研究提供了新思路。 展开更多

关键词 时间序列 相似性 符号集合近似方法 股票数据 复合距离函数

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一种改进的无需水平集重新初始化的C-V主动轮廓模型(英文) 被引量：12

20

作者 闵莉 李小毛 唐延东 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期52-58,共7页

重新初始化是使水平集函数保持符号距离函数的必要步骤。虽然它保证了水平集函数的稳定收敛,但是它也降低了曲线演化的速度。本文主要在该方面针对Chan-Vese提出的水平集图像分割模型进行了改进,提出了无需重新初始化的C-V模型。该模型... 重新初始化是使水平集函数保持符号距离函数的必要步骤。虽然它保证了水平集函数的稳定收敛,但是它也降低了曲线演化的速度。本文主要在该方面针对Chan-Vese提出的水平集图像分割模型进行了改进,提出了无需重新初始化的C-V模型。该模型将水平集函数与距离函数的偏差作为能量函数引入C-V模型,以此来约束水平集函数成为距离函数,提高了C-V模型的演化速度。同时该模型能够用一般的分段常数函数来定义初始水平集函数,即水平集函数不必初始化为符号距离函数。这样,对于不规则形状的初始轮廓,节省了初始化过程所消耗的时间。实验结果表明,本文所提出的模型不仅提高了C-V模型的演化速度,而且实现了水平集函数初始化的灵活性。 展开更多

关键词 C—V模型 水平集 重新初始化 初始化 符号距离函数

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