基于視覺(jué)的三維重建的案例
一文了解目前所有的視覺(jué)三維重建技術(shù)
基于視覺(jué)的三維重建關(guān)鍵技術(shù)研究綜述. 自動(dòng)化學(xué)報(bào), 2020, 46(4): 631-652. doi: 10.16383/j.aas.2017.c170502
三維重建經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展, 已經(jīng)取得巨大的成功。基于視覺(jué)的三維重建在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域是一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容, 主要通過(guò)使用相關(guān)儀器來(lái)獲取物體的二維圖像數(shù)據(jù)信息, 然后, 再對(duì)獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理, 最后, 利用三維重建的相關(guān)理論重建出真實(shí)環(huán)境中物體表面的輪廓信息。基于視覺(jué)的三維重建具有速度快、實(shí)時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn), 能夠廣泛應(yīng)用于人工智能、機(jī)器人、無(wú)人駕駛、SLAM (Simultaneous localization and mapping)、虛擬現(xiàn)實(shí)和3D打印等領(lǐng)域。三維重建技術(shù)的分類(lèi)方法如下圖所示：
三維重建技術(shù)的分類(lèi)
三維重建技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比一覽
基于主動(dòng)視覺(jué)的三維重建技術(shù)
基于主動(dòng)視覺(jué)的三維重建技術(shù)主要包括激光掃描法、結(jié)構(gòu)光法、陰影法和TOF技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、Kinect技術(shù)等。
1、激光掃描法
激光掃描法其實(shí)就是利用激光測(cè)距儀來(lái)進(jìn)行真實(shí)場(chǎng)景的測(cè)量。首先, 激光測(cè)距儀發(fā)射光束到物體的表面, 然后, 根據(jù)接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)的時(shí)間差確定物體離激光測(cè)距儀的距離, 從而獲得測(cè)量物體的大小和形狀。
展開(kāi) 基于激光+視覺(jué)+IMU+RTK的三維重建
三維重建主要通過(guò)使用相關(guān)儀器來(lái)獲取物體的二維圖像或三維點(diǎn)云等數(shù)據(jù)信息, 然后, 再對(duì)獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理, 最后, 利用三維重建的相關(guān)理論重建出真實(shí)環(huán)境中物體表面的輪廓信息，廣泛應(yīng)用于人工智能、機(jī)器人、無(wú)人駕駛、SLAM (Simultaneous localization and mapping)、虛擬現(xiàn)實(shí)和 3D 打印等領(lǐng)域, 具有重要的研究?jī)r(jià)值也是未來(lái)發(fā)展的重要研究方向。
三維重建技術(shù)分類(lèi)如下圖所示
三維重建技術(shù)分類(lèi)
目前三維重建方法較多，但主要聚焦在激光和視覺(jué)，因?yàn)槎吣茌敵鲚^出色的重建效果，激光和視覺(jué)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(jué)重建精度一般，具有顏色屬性，但效果易受光線影響。
無(wú)論是激光和是視覺(jué)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(shí)候，建圖的效果較差，所以一般會(huì)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(jì)，即只用內(nèi)部傳感器就可以得到測(cè)量數(shù)據(jù)，而不需要任何外界幫助，提供可靠的位置和運(yùn)動(dòng)識(shí)別。
IMU在三維重建中采用的方法一般是通過(guò)卡爾曼濾波器或者優(yōu)化的預(yù)積分模型進(jìn)行對(duì)匹配進(jìn)行相對(duì)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(yōu)化的IMU融合如下圖所示
基于優(yōu)化的IMU融合
兩種融合方式都有其應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)，基于濾波的計(jì)算量小，基于優(yōu)化的計(jì)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(guò)程
激光匹配的本質(zhì)就是對(duì)應(yīng)點(diǎn)關(guān)聯(lián)，做剛體變換完成，典型算法是ICP,NDT。
展開(kāi) 無(wú)人車(chē)業(yè)務(wù)中的視覺(jué)三維重建
事實(shí)上，這一傳感器組合采集的數(shù)據(jù)在很多路況下已經(jīng)可以勝任高精地圖重建任務(wù)。目前道路上有大量乘用車(chē)已經(jīng)安裝了帶有GNSS功能的行車(chē)記錄儀。一方面，行車(chē)記錄儀可以保證日常的行車(chē)安全需要。另一方面，記錄儀采集的原始數(shù)據(jù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)回傳到服務(wù)器，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)清洗工作后形成建圖數(shù)據(jù)集，并進(jìn)一步通過(guò)地圖重建算法形成高精地圖。
由于傳感器成本較低，這樣的采集數(shù)據(jù)較之上文的“高富帥”方案精度較低，同時(shí)受路況和天氣的影響較大。因此在這種方案下，需要有很好的算法能力以及數(shù)據(jù)清洗能力，才能完成相應(yīng)的高精地圖生產(chǎn)與更新。
GNSS+視覺(jué)解決方案13
對(duì)于這種性?xún)r(jià)比極高的眾包方案，技術(shù)上有很多難關(guān)要攻克。例如如何高效合理的對(duì)原始采集數(shù)據(jù)進(jìn)行回傳與篩選，如何指定特定的區(qū)域進(jìn)行更新，如何克服低價(jià)傳感器帶來(lái)的各種誤差，如何解決設(shè)備多樣性帶來(lái)的誤差等等。同時(shí)，如果真的將這種方式投入到規(guī)模化的高精地圖生產(chǎn)，還需要解決好法律上的測(cè)繪合規(guī)的問(wèn)題。
本文要介紹的視覺(jué)重建算法，正是這種高性?xún)r(jià)比重建方案中的核心技術(shù)。接下來(lái)，將基于這種GNSS+視覺(jué)的采集方式，介紹一下幾類(lèi)可行的視覺(jué)重建系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
視覺(jué)重建的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基于不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景，數(shù)據(jù)特點(diǎn)，研發(fā)人員可以為視覺(jué)重建設(shè)計(jì)不同的算法流程。這里簡(jiǎn)單介紹三類(lèi)：基于Structure-from-Motion的重建、基于深度網(wǎng)絡(luò)的視覺(jué)重建、基于語(yǔ)義的矢量化視覺(jué)重建。下面將一一進(jìn)行介紹。
2.1 基于Structure-from-Motion的重建
在視覺(jué)高精地圖重建方面，Structure-form-Motion (SfM) 方案是非常常見(jiàn)的選擇。
展開(kāi) 基于重建和不確定性傳播的單目視覺(jué)3D物體檢測(cè)
在眾多應(yīng)用于智能汽車(chē)的傳感器中，相機(jī)這一視覺(jué)傳感器具有分辨率高、成本較低、部署方便等優(yōu)點(diǎn)。基于相機(jī)RGB圖像的低成本3D物體檢測(cè)是當(dāng)下學(xué)界和工業(yè)界的研究熱點(diǎn)。其中，相比多目視覺(jué)3D物體檢測(cè)，單目視覺(jué)3D物體檢測(cè)是更為基礎(chǔ)的問(wèn)題，其難點(diǎn)在于估計(jì)物體的距離。本文將6DoF位姿估計(jì)領(lǐng)域常用的稠密關(guān)聯(lián)方法應(yīng)用到了交通場(chǎng)景的單目3D物體檢測(cè)，并引入了不確定性傳播，可以描述物體位置的不確定性。針對(duì)深度回歸問(wèn)題中偶然不確定性的估計(jì)，本文提出了魯棒KL損失，顯著提升了檢測(cè)精度，對(duì)于一般的不確定性估計(jì)網(wǎng)絡(luò)有借鑒價(jià)值。
摘要：
單目視覺(jué)3D物體檢測(cè)的主要難點(diǎn)在于物體在3D空間中的定位。近年關(guān)于6DoF位姿估計(jì)的研究表明，預(yù)測(cè)圖像與物體3D模型之間的2D-3D稠密關(guān)聯(lián)（Dense Correspondence）并使用PnP算法求解物體位姿，可以取得很高的定位精度。然而，在這些研究中，模型的訓(xùn)練均依賴(lài)物體的3D模型真值，這一條件在真實(shí)的室外場(chǎng)景中難以滿(mǎn)足。為解決這一問(wèn)題，本文提出了MonoRUn檢測(cè)算法，以自監(jiān)督的形式學(xué)習(xí)稠密關(guān)聯(lián)和物體幾何，這一過(guò)程中僅需用到物體的3D框標(biāo)注。本文使用基于不確定性的區(qū)域重建網(wǎng)絡(luò)回歸與2D像素相關(guān)聯(lián)的3D坐標(biāo)。自監(jiān)督訓(xùn)練是指將3D坐標(biāo)重投影以重構(gòu)圖像的2D坐標(biāo)。為優(yōu)化重投影誤差并考慮其不確定性，本文提出了魯棒KL損失。在測(cè)試階段，網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的不確定性將傳播至所有下游模塊。具體而言，模型使用不確定性PnP算法估計(jì)物體的位姿及其協(xié)方差。在KITTI數(shù)據(jù)集上的實(shí)驗(yàn)表明，本文所提出方法的檢測(cè)精度超過(guò)了目前的前沿方法。
展開(kāi) 
COMSOL基于切片掃描的混凝土細(xì)觀模型三維重建
本案例介紹在COMSOL內(nèi)基于立方體混凝土試件的切片掃描圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行混凝土骨料及砂漿基體細(xì)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(guò)圖像識(shí)別前處理以區(qū)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(nèi)進(jìn)行實(shí)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(dǎo)出iges格式文件后再導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)。
可對(duì)三維重建后的混凝土細(xì)觀模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并完成后續(xù)的仿真模擬。
展開(kāi) 基于腹部CT平片的肝臟三維重建研究
在本論文中通過(guò)對(duì)三維數(shù)據(jù)可視化理論、醫(yī)學(xué)圖像三維重建技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法的分析和研究，設(shè)計(jì)了一褰實(shí)用魄蒸于腹部CT平片的器臟三維重建軟件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該軟件較憲整地實(shí)現(xiàn)了基于斷層圖像序列的三維重建，重建結(jié)果的三維效果較明顯，交互性操作性強(qiáng)。達(dá)到了剝用腹部CT平片實(shí)現(xiàn)野臟三終重建,從而輔助醫(yī)生對(duì)肝臟腫瘤進(jìn)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CT斷層掃描的細(xì)觀混凝土三維重建數(shù)值模擬
本文介紹一種基于混凝土CT斷層掃描圖像在Abaqus有限元軟件內(nèi)進(jìn)行三維混凝土細(xì)觀模型的建模方法，實(shí)現(xiàn)混凝土粗骨料及砂漿的三維重構(gòu)并對(duì)其采用塑性損傷模型（CDP）進(jìn)行有限元模擬。
首先采用X射線CT技術(shù)獲取混凝土的斷層掃描圖像數(shù)據(jù)。
在Abaqus CAE軟件內(nèi)，采用AbyssFish CT2Model 3D V1.0插件對(duì)CT斷層掃描文件在Abaqus內(nèi)進(jìn)行細(xì)觀混凝土三維重建。
三維重建的混凝土細(xì)觀模型包括粗骨料、砂漿基體雙相材料。
由于在混凝土中粗骨料強(qiáng)度遠(yuǎn)高于砂漿部分，混凝土在發(fā)生破壞時(shí)粗骨料一般不斷裂，因此模型中僅對(duì)砂漿部分設(shè)置混凝土損傷塑性（Concrete Damaged Plasticity）材料參數(shù)。
對(duì)模型添加分析步，并設(shè)置場(chǎng)輸出及歷程輸出。
添加載荷，混凝土模型上表面指定一個(gè)位移，對(duì)下表面添加約束，以模擬混凝土試件的單軸受壓狀態(tài)。
創(chuàng)建并提交作業(yè)，查看混凝土細(xì)觀模型的破壞結(jié)果。
展開(kāi) 干貨分享 | 基于ABAQUS的前十字韌帶（ACL）重建三維數(shù)值分析 ￥1
對(duì)于湯神這樣的大牌球星，重建手術(shù)的效果關(guān)系著競(jìng)技狀態(tài)的恢復(fù)和運(yùn)動(dòng)生命的延續(xù)。
如今，F(xiàn)EA（finite element analysis有限元分析）技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)，為這個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)了全新的機(jī)遇。我們可以利用ABAQUS三維數(shù)值仿真技術(shù)結(jié)合醫(yī)學(xué)影像和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)幫助醫(yī)生加深對(duì)ACL重建機(jī)制的認(rèn)識(shí)，從而制定最佳的治療和恢復(fù)方案。
幾何重構(gòu)與建立有限元模型：在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可以通過(guò)切片磨片法、CT掃描法、3D激光掃描法等獲得人體組織結(jié)構(gòu)的幾何信息。需要注意的是，對(duì)于ACL這樣具有復(fù)雜幾何特征的結(jié)構(gòu)，通過(guò)掃描獲取的往往僅是研究對(duì)象的表面信息，而有限元分析需要提供3D實(shí)體模型，這就需要我們引進(jìn)RE（Reverse Engineering逆向工程）技術(shù)（如CATIA中逆向建模模塊）或醫(yī)學(xué)影像軟件（如Mimisc）與ABAQUS一起來(lái)完成有限元模型的創(chuàng)建。
分析參數(shù)獲取：醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)可以幫助我們獲取有效的仿真分析輸入?yún)?shù)，如圖：
▲ 骨質(zhì)壓縮實(shí)驗(yàn)
▲ 肌腱拉伸實(shí)驗(yàn)曲線
ACL重建應(yīng)用實(shí)例：界面螺釘植入仿真及固定強(qiáng)度評(píng)估
建模要點(diǎn)：
· 建立脛骨模型；
· 孔：直徑9毫米，深30毫米；螺釘：直徑10毫米，長(zhǎng)度30毫米；
· 采用C3D4單元，由Abaqus創(chuàng)建接觸屬性和接觸對(duì)；
· 載荷：螺釘作用力為200 N；
· 推進(jìn)：1.5 mm/s，旋轉(zhuǎn)1.0圈/s；
仿真結(jié)果：
Abaqus模擬了在植入過(guò)程中孔的擴(kuò)張及孔內(nèi)材料失效過(guò)程，同時(shí)，通過(guò)后處理，得到了韌帶、骨骼的應(yīng)力和變形，輸出了組織結(jié)構(gòu)的響應(yīng)曲線，較好的反映了真實(shí)情況。
此外，我們還可以進(jìn)行固定強(qiáng)度的評(píng)估， 將仿真計(jì)算結(jié)果與單周期拉出測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，實(shí)驗(yàn)和仿真也有著較高的一致性。
展開(kāi) ABAQUS基于切片掃描的三維混凝土細(xì)觀模型（骨料、砂漿、ITZ）重建
本案例介紹在ABAQUS內(nèi)基于真實(shí)混凝土試件的切片圖像重建包含骨料、砂漿、ITZ三相材料在內(nèi)的三維混凝土細(xì)觀模型。
首先將混凝土試件進(jìn)行切片，并掃描獲取切片后的圖像文件，可采用BatchImageCropper 批量圖像裁剪軟件僅保留混凝土圖像的有效部分。
為控制細(xì)觀混凝土模型在ABAQUS三維重建后的總單元數(shù)量，通過(guò)BatchImageResizer批量圖像縮放軟件對(duì)混凝土切片掃描圖像降低分辨率。
為在掃描圖像中將砂漿基體與骨料進(jìn)行精確區(qū)分，通過(guò)BatchImageColorReducer 批量圖像減色軟件將混凝土切片圖像處理為兩種顏色，白色為骨料部分，黑色為砂漿基體。
通過(guò)BatchImageEdge 批量圖像邊界軟件將界面過(guò)渡區(qū)ITZ部分添加到混凝土切片掃描圖像中。
在ABAQUS內(nèi)采用CT2Model3D Multi-Material插件，選擇添加邊界后的文件夾內(nèi)的任意一張圖像，即可基于背景網(wǎng)格方式完成包含骨料、砂漿、ITZ在內(nèi)的三維混凝土細(xì)觀有限元模型重建。
下篇文章將介紹通過(guò)混凝土損傷塑性材料模型對(duì)重建后的混凝土試件進(jìn)行受壓模擬。
展開(kāi) 基于立體視覺(jué)的自動(dòng)駕駛三維目標(biāo)檢測(cè)，精度可媲美激光雷達(dá)！
來(lái)源 |
AI修煉之路
介紹
三維目標(biāo)檢測(cè)是自動(dòng)駕駛和虛擬現(xiàn)實(shí)中重要的場(chǎng)景理解任務(wù)。考慮到激光雷達(dá)成本昂貴，本文提出一個(gè)基于立體視覺(jué)的3D目標(biāo)檢測(cè)方法。針對(duì)目標(biāo)深度估計(jì)是影響三維目標(biāo)檢測(cè)性能的關(guān)鍵因素，提出了一種基于「實(shí)例深度感知」、「視差自適應(yīng)」和「匹配代價(jià)調(diào)整」的三維包圍盒中心深度預(yù)測(cè)模塊。此外，我們的模型是一個(gè)「端到端」的學(xué)習(xí)框架，不需要多個(gè)階段或后處理算法。我們?cè)贙ITTI基準(zhǔn)上進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)，與現(xiàn)有的基于圖像的方法相比，取得了顯著的改進(jìn)。
代碼開(kāi)源：https://github.com/swords123/IDA-3D
一、引言
在本工作中，我們提出了一種基于立體視覺(jué)的三維目標(biāo)檢測(cè)方法，該方法在訓(xùn)練過(guò)程中不依賴(lài)于激光雷達(dá)數(shù)據(jù)作為輸入或監(jiān)督，而只使用帶有相應(yīng)標(biāo)注的三維邊界盒的RGB圖像作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)。
首先利用立體區(qū)域提議網(wǎng)絡(luò)(RPN)從背景中提取目標(biāo)，消除其對(duì)三維目標(biāo)檢測(cè)的干擾。由于對(duì)象實(shí)例的深度估計(jì)是影響三維對(duì)象檢測(cè)性能的關(guān)鍵因素，因此我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)獨(dú)立的 「實(shí)例深度感知(IDA)」 模塊來(lái)預(yù)測(cè)對(duì)象三維邊界盒的中心深度。
不像以前基于立體的方法計(jì)算圖像之間每個(gè)像素的對(duì)應(yīng)關(guān)系，我們測(cè)量每個(gè)實(shí)例的對(duì)應(yīng)關(guān)系，把更多關(guān)注放在對(duì)象的全局空間信息。
為了減小對(duì)遠(yuǎn)處目標(biāo)深度估計(jì)的誤差，我們根據(jù)目標(biāo)的位置「自適應(yīng)地調(diào)整代價(jià)體中的視差等級(jí)的范圍」，并將視差等級(jí)的均勻量化轉(zhuǎn)換為非均勻量化。「匹配代價(jià)也被重新加權(quán)」，通過(guò)懲罰對(duì)對(duì)象實(shí)例不是唯一的深度級(jí)別，并提升具有高概率的深度級(jí)別，從而使深度估計(jì)更具鑒別性。所提出的體系結(jié)構(gòu)的概述如圖1所示。
展開(kāi) ABAQUS基于切片圖像的混凝土細(xì)觀有限元實(shí)體模型三維重建
在混凝土細(xì)觀研究中，基于掃描數(shù)據(jù)的三維重建技術(shù)可精準(zhǔn)還原混凝土中骨料、砂漿的分布及微觀結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合數(shù)字圖像處理與數(shù)值模擬方法，能夠量化分析材料非均質(zhì)性對(duì)力學(xué)性能、裂縫擴(kuò)展路徑及破壞模式的影響機(jī)制。
混凝土細(xì)觀模型三維重建的有限元模擬為優(yōu)化混凝土配比設(shè)計(jì)、評(píng)估耐久性劣化行為及預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)服役壽命提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)推動(dòng)細(xì)觀力學(xué)理論與先進(jìn)成像技術(shù)的深度融合，具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值與工程應(yīng)用前景。
本案例介紹通過(guò)CAD斷層掃描三維重建插件將混凝土切片掃描圖像在AutoCAD內(nèi)進(jìn)行骨料及水泥砂漿基體的三維實(shí)體模型重建，并導(dǎo)入Abaqus CAE軟件內(nèi)分別建立Part部件，實(shí)現(xiàn)模型的裝配及網(wǎng)格劃分，后續(xù)可完成不同工況的混凝土細(xì)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(guò)CAD斷層掃描三維重建插件建立AutoCAD實(shí)體模型。
在AutoCAD內(nèi)將粗骨料及砂漿基體部件分別導(dǎo)出為iges格式文件后，以部件的形式導(dǎo)入到Abaqus軟件內(nèi)。
對(duì)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(qiáng)度的材料參數(shù)。
將骨料及砂漿部件進(jìn)行裝配。
可對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，及完成后續(xù)的有限元仿真模擬。
展開(kāi) 
基于CTA斷層圖像直腸及周?chē)Y(jié)構(gòu)數(shù)字模型的重建及三維可視化研究
目的尋求基于ＣＴＡ斷層圖像重建直腸及周?chē)Y(jié)構(gòu)數(shù)字模型及三維可視化的方法。方法基于空氣灌腸造影及 ＣＴＡ血管造影技術(shù)，６４排螺旋ＣＴ對(duì)胸１２至股骨中上部分沿橫斷面在動(dòng)脈期及靜脈期連續(xù)跟蹤掃描。Ｍｉｍｉｃｓ軟件基 于８５６層Ｄｉｃｏｍ ３．０標(biāo)準(zhǔn)ＣＴ連續(xù)斷層二維圖像，分別對(duì)直腸及周?chē)Y(jié)構(gòu)等各種組織進(jìn)行三維重建。結(jié)果建立直腸及 周?chē)Y(jié)構(gòu)三維數(shù)字模型。結(jié)論薄層ＣＴ掃描技術(shù)和Ｄｉｃｏｍ ３．０標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用使數(shù)字模型的建立更為精確，空氣灌腸造 影及ＣＴＡ血管造影技術(shù)方便建立腸管及血管結(jié)構(gòu)，Ｍｉｍｉｃｓ軟件基于ＣＴ掃描圖像建立人體各種結(jié)構(gòu)更為方便，獲得數(shù) 字模型可為解剖教學(xué)、手術(shù)培訓(xùn)提供醫(yī)療教學(xué)平臺(tái)
基于CTA斷層圖像直腸及周?chē)Y(jié)構(gòu)數(shù)字模型的重建及三維可視化研究.pdf
展開(kāi) ABAQUS基于CT掃描重建與CDP模型的混凝土細(xì)觀損傷斷裂三維數(shù)值模擬
上篇文章介紹了ABAQUS通過(guò)CT或切片數(shù)據(jù)重建混凝土多組分三維細(xì)觀模型。本案例介紹采用CDP材料對(duì)三維重建的混凝土細(xì)觀模型進(jìn)行損傷斷裂數(shù)值模擬有限元分析。
ABAQUS模型重建完成后，在屬性里建立骨料、砂漿、ITZ材料參數(shù)，并替換截面內(nèi)原有的空材料，這里砂漿及ITZ可使用EasyCDP插件直接生成混凝土損傷塑性材料，由于不考慮骨料的損傷破壞，因此不必設(shè)置骨料的損傷參數(shù)。
將混凝土細(xì)觀部件進(jìn)行裝配，添加分析步，并在載荷中設(shè)置受壓載荷。
建立并提交作業(yè)，查看最終的模擬結(jié)果。
視覺(jué)重建到物理仿真，3DGS如何走向工程應(yīng)用？
文章中，我們系統(tǒng)梳理了3D高斯?jié)姙R（3DGS）如何突破靜態(tài)重建的局限，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)天氣、移動(dòng)光源等復(fù)雜環(huán)境因素的建模與仿真。這標(biāo)志著3DGS已不再僅僅是“高保真場(chǎng)景重建工具”，而開(kāi)始具備承載真實(shí)世界多變性的潛力。
然而，一個(gè)能夠以假亂真的視覺(jué)場(chǎng)景，對(duì)于自動(dòng)駕駛仿真、數(shù)字孿生等工業(yè)應(yīng)用而言，仍然只是起點(diǎn)。仿真系統(tǒng)的真正價(jià)值，在于提供一個(gè)“可交互、可驗(yàn)證、可推演”的數(shù)字環(huán)境。這意味著，場(chǎng)景中的物體必須能夠響應(yīng)碰撞、發(fā)生形變；表面材質(zhì)需要符合物理光學(xué)規(guī)律，呈現(xiàn)真實(shí)的反射與光澤；環(huán)境光照也應(yīng)支持動(dòng)態(tài)變化，以模擬從正午到深夜、從晴天到雨霧的完整觀測(cè)條件。
過(guò)去兩年，圍繞3DGS的研究正迅速?gòu)摹?em>視覺(jué)重建”向“物理與光學(xué)表達(dá)”延伸。從為高斯賦予物理屬性的PhysGaussian，到精確建模鏡面反射的MirrorGaussian，再到支持動(dòng)態(tài)重光照的GS^3——這些前沿工作共同指向一個(gè)趨勢(shì)：3DGS正在演化為一種更統(tǒng)一的場(chǎng)景表達(dá)技術(shù)，有潛力同時(shí)承載幾何、材質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與光照等多維信息，成為連接真實(shí)世界與工業(yè)仿真的新接口。
本文將聚焦這一演進(jìn)趨勢(shì)，梳理3DGS在物理交互、反射建模與動(dòng)態(tài)光照三大方向上的關(guān)鍵技術(shù)突破，并結(jié)合仿真軟件aiSim的工程實(shí)踐，探討這些能力如何被組織進(jìn)一個(gè)穩(wěn)定、可控的工業(yè)級(jí)驗(yàn)證體系中，推動(dòng)仿真從“視覺(jué)真實(shí)”走向“物理一致”。
二、從重建到表達(dá)
3DGS 的核心思想，是使用一組三維高斯對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行顯式表示，并通過(guò)可見(jiàn)性感知的 splatting 渲染，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的新視角合成。相較于傳統(tǒng) NeRF，3DGS 在訓(xùn)練效率、渲染速度以及細(xì)節(jié)保真度方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，因此迅速成為三維重建與神經(jīng)渲染領(lǐng)域的重要路線。
但 3DGS 的真正潛力，并不只體現(xiàn)在渲染效率上。
更關(guān)鍵的是，這種表示方式是顯式的、可編輯的，并且天然適合附加更多屬性。
展開(kāi) 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(jìn)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(gòu)建3D模型”功能對(duì)斷層掃描文件進(jìn)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(gòu)建完成后點(diǎn)擊“加載3D模型”，并設(shè)置模型的尺寸信息，即可進(jìn)行模型的可視化查看。可視化調(diào)整完成后，點(diǎn)擊“保存圖形”可進(jìn)行圖像分辨率的設(shè)置，并保存為png、jpg等格式的圖像文件，保存為png圖像時(shí)背景為透明。
軟件支持“實(shí)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(jìn)行每種組分是否顯示、顯示范圍、顏色及不透明度的獨(dú)立調(diào)整。
在模型截面顯示模式下，可調(diào)整三個(gè)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(shè)置及視圖的調(diào)整。
需注意在構(gòu)建3D模型時(shí)需保證原CT掃描圖片內(nèi)同一組分的顏色嚴(yán)格一致。軟件基于所有CT圖像的總像素?cái)?shù)量重建三維體素模型，如CT圖像文件較大，需評(píng)估計(jì)算機(jī)配置是否能流暢加載三維模型，或自行對(duì)原CT文件進(jìn)行降采樣處理后再進(jìn)行可視化渲染。
使用須知
1、軟件使用需注冊(cè)，注冊(cè)后不能更換電腦使用，售價(jià)為單機(jī)許可的價(jià)格；
2、軟件兼容Windows 7、10、11系統(tǒng)。
3、售后及技術(shù)支持請(qǐng)聯(lián)系作者。
展開(kāi) 