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研究生: 陳聖傑
Chen, Sheng-Jie
論文名稱: 以輪廓線為基礎的三維物件重建及其漫遊系統
Contour-based 3D object reconstruction and its navigation system
指導教授: 陳立祥
Chen, Lih-Shyang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電腦與通信工程研究所
Institute of Computer & Communication Engineering
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 72
中文關鍵詞: 三維重建輪廓線
外文關鍵詞: contour, 3D reconstruction
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  •   本論文設計並實作了一套以輪廓線為主的三維物件重建系統,此外,我們也發展出一套人體虛擬實境漫遊系統,讓使用者可以遊走於人體管道之中,藉此獲得人體相關的知識。
      在「三維物件重建系統」中,我們將一系列二維影像上的人體器官以輪廓線的方式來表示,透過與使用者之間的互動重建出整個三維物件,藉由3D顯示,幫助使用者以更具體的方式來觀察三維物件的外觀。
      在重建三維物件方面,我們提出了一套以輪廓線為基礎的三維物件重建演算法,並評估及比較其結果。而三維物件的特殊情況,我們也針對其做處理,目的是要讓重建出的三維物件更符合實際世界的情況。
      藉由三維物件重建系統讀取一系列的人體二維剖面圖,在圖上繪製器官或管道的輪廓線並建成三維物件後,便可以擁有許多人體管道資料。而這些管道資料,便是我們另一套「人體虛擬實境漫遊系統」的輸入。在此套系統中,使用者置身於人體管道內,透過我們提供的操作,便可在管道中漫遊。

      We design and implement a contour-based 3D reconstruction system. Besides, we develop a virtual reality navigation system in human body. Users can navigate the human body and get some knowledge about human body.
      In the 3D reconstruction system, we present the organs in images with the contours. Through the interaction with users, we can reconstruct the 3D objects according to the user judgments. Therefore, users can observe the 3D objects in a more concrete way by 3D display.
      To reconstruct 3D objects, we present a contour-based 3D reconstruct algorithm. We display the results and evaluate the algorithm. In the special case of the 3D object, we also present some solutions to solve it. Our purpose is to make the 3D objects more similar to the real world.
      Users can use the 3D reconstruction system to read a series of 2D human body images and draw contours to reconstruct the 3D objects. Therefore, we can get a lot of data of human body. These data are the input of the navigation system. In the system, users can navigate the human body by some operations we provide.

    目錄 IV 圖目錄 VI 以輪廓線為基礎的三維物件重建及其漫遊系統 1 第一章 導論 2 1.1 概述 2 1.2 研究動機及目的 5 1.3 章節提要 5 第二章 背景 7 2.1 三維物件的資料結構 7 2.1.1 Voxel-based三維物件資料結構 7 2.1.2 Polygon-based三維物件資料結構 8 2.2 Visible Human Project簡介 9 2.3 三維物件重建系統(3D Builder)簡介 9 2.4 人體虛擬實境漫遊系統(BodyNavi)簡介 10 2.5 相關的軟體技術 10 2.5.1元件軟體(Component-Ware) 10 2.5.2 OpenGL 11 2.5.3 DirectX 12 第三章 系統需求及架構 14 3.1 三維物件重建系統(3D Builder) 14 3.1.1 系統簡介 14 3.1.2 系統需求 16 3.1.3 系統架構 17 3.2 人體虛擬實境漫遊系統(BodyNavi) 19 3.2.1 系統簡介 19 3.2.2 系統需求 21 3.2.3 系統架構 23 第四章 系統設計及相關演算法 25 4.1 三維物件重建系統(3D Builder) 25 4.1.1 輪廓線的前置處理 25 4.1.2 以輪廓線重建三維物件演算法 27 4.1.3 管道之組成與管理 43 4.1.4 三維物件之儲存方式 45 4.1.5 分支管道的處理 49 4.2人體虛擬實境漫遊系統(BodyNavi) 57 4.2.1 漫遊系統中的三維視窗元件架構 57 4.2.2 三種漫遊模式及操作 59 4.2.3 管璧碰撞偵測處理 60 4.2.4 漫遊路徑之決定 61 4.2.5 路徑記錄器及其應用 63 第五章 結論 65 5.1 研究成果 65 5.2 未來發展方向 65 5.3 人體三維重建結果 66 參考文獻 70 作者簡歷 72

    [1] Ackerman MJ., "The Visible Human Project", Proc. IEEE, Vol.86, No.3, pp. 504-11, 1998

    [2] Catmull, E., and Rom, R. “A class of local interpolating splines. In Computer Aided Geometric Design”, R. E. Barnhill and R. F. Reisenfeld, Eds. Academic Press, New York, pp. 317–326, 1974.

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    [5] Lih-Shyang Chen, “A Distributed and Interactive Three-Dimensional Medical Image System”, Computerized Medical Imaging and Graphics, Vol. 18, No. 5, pp. 325-337, 1994

    [6] Meyers, D., Skinner, S., and Sloan, K., “Surfaces from contours”, ACM Transactions, on Graphics, Vol. 11, No.3, pp. 228–258, 1992

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    [8] Sung-Ryul Kim, Kunsoo Park, “A dynamic edit distance table”, J. Discrete Algorithms 2(2), pp. 303-312, 2004

    [9] Hung-kai Hsueh, “3D Reconstruction and Navigation System in Medical Applications”, National Cheng Kung University, 2004

    [10]Mason Woo, Jackie Neider, Tom Davis, Dave Shreiner, OpenGL Architecture Review Board, “OpenGL(R) Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, 3rd Edition”, Addison-Wesley Professional, 1999

    [11]Richard S. Wright, Jr. Michael Sweet, “OpenGL SuperBible, 2nd Edition”, Pearson Education, 1999

    [12]Tian-Yuan Shih, Ge-Wen Lee, “On the Algorithms for Simple Polygon Formation”, 地籍測量,21(4):25-36

    [13]Robert Dunlop, “Introduction to Catmull-Rom Splines”, http://www.mvps.org/directx/articles/catmull/

    下載圖示 校內:2015-08-04公開
    校外:2015-08-04公開
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