三維重建技術的案例
一文了解目前所有的視覺三維重建技術
基于視覺的三維重建關鍵技術研究綜述. 自動化學報, 2020, 46(4): 631-652. doi: 10.16383/j.aas.2017.c170502
三維重建經過數十年的發展, 已經取得巨大的成功。基于視覺的三維重建在計算機領域是一個重要的研究內容, 主要通過使用相關儀器來獲取物體的二維圖像數據信息, 然后, 再對獲取的數據信息進行分析處理, 最后, 利用三維重建的相關理論重建出真實環境中物體表面的輪廓信息。基于視覺的三維重建具有速度快、實時性好等優點, 能夠廣泛應用于人工智能、機器人、無人駕駛、SLAM (Simultaneous localization and mapping)、虛擬現實和3D打印等領域。三維重建技術的分類方法如下圖所示：
三維重建技術的分類
三維重建技術優缺點對比一覽
基于主動視覺的三維重建技術
基于主動視覺的三維重建技術主要包括激光掃描法、結構光法、陰影法和TOF技術、雷達技術、Kinect技術等。
1、激光掃描法
激光掃描法其實就是利用激光測距儀來進行真實場景的測量。首先, 激光測距儀發射光束到物體的表面, 然后, 根據接收信號和發送信號的時間差確定物體離激光測距儀的距離, 從而獲得測量物體的大小和形狀。
展開 基于激光+視覺+IMU+RTK的三維重建
三維重建主要通過使用相關儀器來獲取物體的二維圖像或三維點云等數據信息, 然后, 再對獲取的數據信息進行分析處理, 最后, 利用三維重建的相關理論重建出真實環境中物體表面的輪廓信息，廣泛應用于人工智能、機器人、無人駕駛、SLAM (Simultaneous localization and mapping)、虛擬現實和 3D 打印等領域, 具有重要的研究價值也是未來發展的重要研究方向。
三維重建技術分類如下圖所示
三維重建技術分類
目前三維重建方法較多，但主要聚焦在激光和視覺，因為二者能輸出較出色的重建效果，激光和視覺重建的效果又有一些差異：
激光重建精度較高，不受光線影響，但是不具有顏色屬性。
視覺重建精度一般，具有顏色屬性，但效果易受光線影響。
無論是激光和是視覺做三維重建都需要做特征匹配，但是匹配都不能保證精度足夠，在一些特征不好的時候，建圖的效果較差，所以一般會加入IMU做匹配約
束，IMU傳感器能智能地融合多軸陀螺儀和加速度計，即只用內部傳感器就可以得到測量數據，而不需要任何外界幫助，提供可靠的位置和運動識別。
IMU在三維重建中采用的方法一般是通過卡爾曼濾波器或者優化的預積分模型進行對匹配進行相對約束，能大大提升匹配的精度和魯棒性。
基于濾波的IMU融合框架如下圖所示
基于濾波的IMU融合
基于優化的IMU融合如下圖所示
基于優化的IMU融合
兩種融合方式都有其應用的優點，基于濾波的計算量小，基于優化的計算兩較大，精度一般高于濾波方法。
激光三維重建的匹配原理如下圖所示
激光三維重建過程
激光匹配的本質就是對應點關聯，做剛體變換完成，典型算法是ICP,NDT。
展開 超表面賦能結構光三維重建 | 實現超大視場高精度實時重建
</p><p><br></p><p>衍射圖案與相位算法</p><p>目標衍射圖案的設計直接影響重建效果：若重建場景中存在規則形狀物體，均勻光點陣列可能避開物體邊緣導致輪廓信息丟失，而隨機點陣列可在保證點數充足的前提下，使部分光點覆蓋物體邊緣，保留邊緣細節。該隨機點陣列對應的相位分布通過 Gerchberg-Saxton（GS）算法求解獲得。</p><p><br></p><p>技術優勢與前沿應用展望</p><p>與傳統激光點云三維重建技術相比，基于超表面的結構光技術具有兩大核心優勢：一是顯著提升視場角覆蓋范圍，二是在系統集成性上表現出突出優勢。該技術為實時虛擬現實（VR）、全息通信、數字城市建設等前沿領域的發展奠定基礎，未來有望在上述領域拓展更廣泛的應用場景，具備廣闊的技術應用潛力。</p><p><br></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p><strong style="color: rgb(13, 80, 201);">OAS 光學軟件的超表面設計功能非常便捷</strong>，該功能將構建更為高效、精準的超表面設計流程，進一步推動光學領域的發展。OAS 光學軟件已在超表面設計中展現卓越效能，為科研人員和工程師提供技術保障。</p>
展開 基于腹部CT平片的肝臟三維重建研究
在本論文中通過對三維數據可視化理論、醫學圖像三維重建技術及實現方法的分析和研究，設計了一褰實用魄蒸于腹部CT平片的器臟三維重建軟件。實驗結果表明，該軟件較憲整地實現了基于斷層圖像序列的三維重建，重建結果的三維效果較明顯，交互性操作性強。達到了剝用腹部CT平片實現野臟三終重建,從而輔助醫生對肝臟腫瘤進行診斷的目的
基于腹部CT平片的肝臟三維重建研究.pdf
ABAQUS基于切片圖像的混凝土細觀有限元實體模型三維重建
在混凝土細觀研究中，基于掃描數據的三維重建技術可精準還原混凝土中骨料、砂漿的分布及微觀結構特征，結合數字圖像處理與數值模擬方法，能夠量化分析材料非均質性對力學性能、裂縫擴展路徑及破壞模式的影響機制。
混凝土細觀模型三維重建的有限元模擬為優化混凝土配比設計、評估耐久性劣化行為及預測結構服役壽命提供關鍵數據支撐，同時推動細觀力學理論與先進成像技術的深度融合，具有重要的學術價值與工程應用前景。
本案例介紹通過CAD斷層掃描三維重建插件將混凝土切片掃描圖像在AutoCAD內進行骨料及水泥砂漿基體的三維實體模型重建，并導入Abaqus CAE軟件內分別建立Part部件，實現模型的裝配及網格劃分，后續可完成不同工況的混凝土細觀有限元模擬分析。
首先需要獲取混凝土的切片掃描圖像文件，并通過CAD斷層掃描三維重建插件建立AutoCAD實體模型。
在AutoCAD內將粗骨料及砂漿基體部件分別導出為iges格式文件后，以部件的形式導入到Abaqus軟件內。
對骨料及砂漿部件分別指派材料屬性，水泥砂漿部分采用混凝土損傷塑性模型（CDP），可采用EasyCDP插件快速生成不同強度的材料參數。
將骨料及砂漿部件進行裝配。
可對模型進行網格劃分，及完成后續的有限元仿真模擬。
展開 醫學影像三維重建軟件如何助力定制化3D打印植入物設計？
醫學影像的三維重建是通過計算機對二維數字斷層圖像序列形成的三維體數據進行處理，將其變換為具有直觀立體效果的圖像，來展示人體組織的三維形態。市場上常用醫學影像三維重建軟件包括：Materialise 公司的Mimics, Synopsys 的Simpleware, Able Software 公司的3D-Doctor 等。
醫學影像三維重建軟件在個性化醫療器械設計開發中起到日益重要的作用，結合仿真模擬技術、3D打印技術在醫療器械制造中的應用發展，這些技術為醫療器械，特別是定制化醫療器械的設計開發提供了高效的解決方案。本期3D科學谷將分享Corin Group，360 Knee Systems等骨科醫療器械公司使用醫學圖像三維重建軟件開發定制化植入物的應用案例。
圖片來源：Simpleware Product Group
用于手術規劃、仿真分析、植入物設計...
使患者獲得長期的舒適度，是骨科植入手術的關鍵目標。手術時，植入物能否被準確放置，是影響舒適度和是否會產生翻修手術的重要因素。在骨科治療中，有些使用標準化植入物無法治療、修復的病例需要通過個性化定制植入物進行治療，醫生和工程師可以為患者定制設計任何所需的個性化植入物，并作出合適的手術決策。
定制化植入物設計和術前規劃領域出現了很多技術應用趨勢，包括：拓撲優化，有限元分析（FEA），復合材料/材料測試，逆向工程，3D打印和法規遵從。一些公司正在使用基于3D圖像建模軟件，以非侵入的方式設計和測試植入物的性能。
Corin Group，360 Knee Systems等醫療器械公司通過應用醫學掃描影像、影像三維重建軟件、3D打印技術和激光引導手術，展示了成功和可重復的工作流程。
展開 VolViz CT三維可視化軟件 薄層掃描三維重建渲染 ￥186
軟件介紹
VolViz CT三維可視化軟件可將CT掃描獲取的薄層文件進行三維重建并渲染出圖。
在使用軟件的可視化功能前，需采用文件菜單下的“構建3D模型”功能對斷層掃描文件進行三維重建，軟件支持png、jpg、bmp、tif、tiff等格式的CT斷層掃描文件。構建完成后點擊“加載3D模型”，并設置模型的尺寸信息，即可進行模型的可視化查看。可視化調整完成后，點擊“保存圖形”可進行圖像分辨率的設置，并保存為png、jpg等格式的圖像文件，保存為png圖像時背景為透明。
軟件支持“實體渲染”及“模型截面”兩種不同的顯示模式。
在兩種顯示模式下均可進行每種組分是否顯示、顯示范圍、顏色及不透明度的獨立調整。
在模型截面顯示模式下，可調整三個平面的截面是否顯示及截取的位置。
軟件支持可視化渲染的設置及視圖的調整。
需注意在構建3D模型時需保證原CT掃描圖片內同一組分的顏色嚴格一致。軟件基于所有CT圖像的總像素數量重建三維體素模型，如CT圖像文件較大，需評估計算機配置是否能流暢加載三維模型，或自行對原CT文件進行降采樣處理后再進行可視化渲染。
使用須知
1、軟件使用需注冊，注冊后不能更換電腦使用，售價為單機許可的價格；
2、軟件兼容Windows 7、10、11系統。
3、售后及技術支持請聯系作者。
展開 CAD斷層掃描三維重建插件 ￥5999
模型應用
基于斷層掃描圖像重建的三維模型可進行渲染用于科研繪圖，以展示模型的內部結構。
或將三維重建后的模型導入ANSYS、ABAQUS、COMSOL等有限元軟件內劃分網格并進行仿真模擬。
使用須知
1、插件使用需注冊，售價為單機許可價格；
2、插件兼容Windows系統，運行需要安裝AutoCAD（2010~2026及以上版本均可使用）。
3、售后及技術支持請聯系微信：AbyssFish_LJR，或QQ：1135122921。
樣圖實例
可下載插件生成的模型樣圖，并進行其他軟件的導入測試及模擬。（CAD2010文件）
CAD斷層掃描三維重建樣圖.rar
展開 有關三維重建與仿真
'FaceColor', 'yellow', 'EdgeColor', 'none'); %定義圖像顏色，光線
p2 = patch(isocaps(x,y,z,D, 5), 'FaceColor', 'interp', 'EdgeColor','none');
view(3); axis tight; daspect([1 1 .4])
colormap(gray(100))
camlight; lighting gouraud
isonormals(x,y,z,D,p);
這段三維體繪制的代碼 哪位幫忙解釋一下
另外還有一個問題
用matlab進行體繪制的得到的三維圖像如何導入ansys中進行處理
哪位能幫下忙 本人不勝感激！
郵箱kfzhangran@qq.com
展開 數字巖心三維重建及滲流仿真 ￥3000
三維重建模型如圖所示：
滲流流線分析結果如圖所示：
三維數字巖心重建及滲流仿真
本文展示了三維數字巖心重建后的孔隙網絡模型及滲流仿真結果，如圖所示：
孔隙網絡模型
有限元網格模型
滲流速度場
感興趣的朋友歡迎交流合作
斷層掃描圖像的三維重建及快速原型制造
編輯好的蒙罩可以用來生成3D模型，這樣就實現了2D斷層掃描圖片到三維實體的轉換，如圖4所示。
圖4重建的三維數字模型
從2D掃描圖片到三維模型的轉換，這是Mimics處理醫學斷層掃描圖像的第一步。Mimics與其他影像處理軟件最大的不同之處是其提供了一系列模塊，通過這些模塊，可以將三維用來生產快速原型件、用于FEA分析、可以輸出相應的CAD的信息為后續的假體/植入體設計提供參考數據。同時還可以在Mimics里，基于三維模型做手術的模擬，設計一些植入體。
快速原型經過20多年的發展，這項技術已經發展得相當成熟，其制造精度和速度都有很大的提升。同時，快速原型制造的軟件平臺Magics也經過15年的發展，可以解決RP/RT/RM領域的幾乎所有問題。
Mimcs針對不同的需要，提供了不同的模塊，解決不同用戶的需求。針對快速原型制造，STL+和RP Slice模塊是其提供的強有力的接口。通過STL+這個模塊，Mimics就可以輸出快速原型制造行業的標準STL文件，包括Binary和ASCⅡ兩種存儲方式的STL文件。同時還可以輸出DXF、VRML、PLY、Single PLY、Point cloud文件，以滿足不同用戶的需要。通過RP Slice模塊，Mimics就可以針對不同RP機器用來生產的切層文件格式需要，將三維模型輸出為CLI、SLI和SLC格式的文件。RP設備讀入這些切層文件，可以直接用于生產，圖5為用快速原型技術生產的實物模型。
圖5快速原型制造的三維實物模型
結論
快速原型技術在醫學的應用將會越來越廣泛，現在的三維建模技術也發展的相當成熟。臨床醫生可以很好的借助三維實體模型的幫助，從而規避更多的手術風險，手術的方案也會更加切合實際的需要。同時醫生與患者的溝通也更加的容易、便捷。
展開 ABAQUS三維CT重建插件CT2Model3D V2版本 ￥1898
插件介紹
CT2Model3D V2.0插件采用Python 3.10研發，適配2024及以上版本的Abaqus軟件，具備在Abaqus平臺中基于CT斷層掃描圖像的三維重建功能，插件支持批量導入tif、tiff、png、jpg等格式的圖像文件，推動了數字化建模技術與有限元仿真的融合。
該插件通過集成化的圖像處理流程，能夠自動完成從CT圖像導入、三維結構重構到有限元網格生成的全過程，顯著提升了建模效率與操作便捷性。
插件內置圖像壓縮算法，可通過調整參數兼顧模型精度與單元數量，使模型三維重建有限元模擬具備可行性。
插件采用閾值分割方法，可精確區分灰度CT圖像中的不同材料類型，具備兩相材料的建模功能。
案例展示
ABAQUS基于CT斷層掃描的細觀混凝土三維重建數值模擬
https://www.yqgqt.org.cn/post/1947861
ABAQUS基于CT斷層掃描的三維圓柱體多孔結構建模
https://www.yqgqt.org.cn/post/1950189
參數說明
在構建三維模型時，Length（長度）、Width（寬度）及Height（高度）分別代表了模型沿X軸、Y軸和Z軸方向的尺寸。
展開 件構建顱骨三維實體重建模型的研究
對Mimics軟件內構建顱骨三維實體重建模型的參數設置加以研究，以提高顱骨缺損區植入體設計的精確度。 利用GE 64排螺旋CT對21個正常頭顱和10個有顱骨缺損頭顱以層厚5mm，間隔5mm的方式進行掃描，隨后將獲得的1.25mm層厚的薄層圖像以Dicom格式導入Mimics軟件，基于三維實體重建獲得21個正常顱頂和10個缺損頭顱的三維模型，利用鏡像技術獲得缺損區植入體模型。
件構建顱骨三維實體重建模型的研究.doc
COMSOL基于切片掃描的混凝土細觀模型三維重建
本案例介紹在COMSOL內基于立方體混凝土試件的切片掃描圖像數據進行混凝土骨料及砂漿基體細觀模型的三維重建。
首先需要獲取混凝土試件的切片掃描圖像，這里采用物理切片的方式，逐層掃描尺寸為150×150×150的立方體混凝土試件斷面圖像，并通過圖像識別前處理以區分混凝土中的骨料及砂漿部分。
采用CAD斷層掃描三維重建插件將混凝土試件的斷層掃描文件在AutoCAD內進行實體模型的三維重建。
將AutoCAD混凝土模型中的骨料及水泥砂漿基體部分分別導出iges格式文件后再導入到COMSOL內。
可對三維重建后的混凝土細觀模型進行網格劃分，并完成后續的仿真模擬。
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