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基于窄带的自适应Level Set方法
  • ISSN号:0254-4164
  • 期刊名称:《计算机学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]浙江大学CAD &CG国家重点实验室,杭州310027, [2]浙江大学数学系,杭州310027
  • 相关基金:本课题得到国家自然科学基金(60373036,60333010)、浙江省自然科学基金(R106449)、教育部高等学校博士学科点专项科研基金(20050335069)和国家“九七三”重点基础研究发展规划项目基金(2002CB312101)资助.
中文摘要:

Level Set模型将运动界面表示为高维场函数的零等值面,自然而鲁棒地解决了界面演化中拓扑结构改变的问题,但计算效率不高.文中提出了基于窄带的自适应Level Set方法.自适应方法首先构建粗网格满足界面演化的整体需求,同时估算粗网格点的曲率值,使用快速扩散法聚类高曲率点,通过主元分析估算点集朝向,构建细网格捕捉演化中的细节区域.粗、细网格均为独茫的计算单元,定义为存储网格中的有向包围盒.这种数据结构可以有效避免频繁的坐标变换和插值操作,同时保证了数值解的精度.实验结果与误差分析表明,自适应方法能有效减少计算量,达到更好的界面跟踪效果.

英文摘要:

Level Set method traces interface evolution naturally by embedding it into a higher dimensional field function. However the computational cost is high in general. In this paper, an adaptive solution based on narrow band method is proposed to solve the Level Set equation effi ciently. A coarse resolution grid is built for the global evolution, meanwhile grid points with high curvature are detected and clustered using fast diffusion method. By evaluating the orientation of each cluster through PCA, a corresponding fine resolution grid is built for each cluster to capture details on the interface. Both coarse and fine grids are defined as the orientated bound boxes over a global grid and they are independent computing units. Numerical solutions of the Level Sel equation are conducted on them independently and the numerical results are merged at every time step. Thus, the Level Set evolution is performed on both coarse and fine resolution grids adaptively. A simple but efficient data structure is proposed to avoid frequent operations of coordinate transformations and data interpolations. Implementation results and error analysis show that the adaptive method has advantages on computational efficiency and accuracy.

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期刊信息
  • 《计算机学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国计算机学会 中国科学院计算技术研究所
  • 主编:孙凝晖
  • 地址:北京中关村科学院南路6号
  • 邮编:100190
  • 邮箱:cjc@ict.ac.cn
  • 电话:010-62620695
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-4164
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1826/TP
  • 邮发代号:2-833
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:48433