响应数字图象中的特征对准点阵的方法技术

一种用于生成考虑数字图象中的特征的点阵的系统和方法。该方法包括一初始化点阵的过程和一相对于图象特征优化该点阵的配置的过程。通过调整点阵点以使一个点阵点空间坐标的复合函数取极值来进行该优化过程。用原子解释这些点阵点。每个点阵点对一个原子势场贡献一个势函数。该图象代表另一个势场。该复合函数是在各点阵点处求值的原子势场和图象势场的加权和。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字图象的分析，尤其涉及从这种图象建立计算网格。
技术介绍
常常分析数字图象以得到用于进一步计算的网格。例如，分析地震图象以得到用来模拟地下储油层中的石油流动的地质网格。类似地，分析人脑中的医学图象以得到用来模拟动脉中的血液流动的网格。一种略微不同的例子是图象变形，其中从一幅图象导出的网格可用来有效地对相继图象中的差异编码。在所有这些应用中，分析图象以构建网格。目前的图象和网格建立技术具体地，这些应用通常包括下述顺序步骤(1)处理图象以增强感兴趣的特征。(2)寻找图象中的对感兴趣的区域定界的曲线或曲面。(3)用计算网格填充由这些区域定义的空间。(4)在空间填充网格上模拟某过程。对于医学成像应用，参见Cebral，J.R.和Lohner，R.的“从医学图象到CFD网格(From Medical Images to CFD Meches)”，Proceedings ofthe 8th International Meshing Roundtable，P.321-331，Sandia，1999。对于地震成像，参见Garrett，S.，Griesbach，S.，Johnson，D.，Jones，D.，Lo，M.Orr，W.和Sword，C.的“地球模型合成(Earth Model Synthesis)”，First Break，v.15，no.1，P13-20，1997. 出于各种原因，目前通常在很少考虑后继步骤的需要的情况下独立地处理该顺序中的每个步骤。例如，通常在步骤(2)中产生比可在步骤(4)所使用的空间填充网格中的表达更加详细地产生界定曲线或曲面。例行地在比实际上石油储藏层模拟中可使用的网格分辨率更高地绘制表示地质界面的地震反射。分辨率上的不一致常常伴随数据结构的不一致。例如，步骤(2)中通过简单的直线段链表示的二维(2D)曲线可在步骤(3)中变成相对复杂的三角形网格。目前的这种不一致干扰该分析顺序，并且可能产生步骤(1)中要处理的图象和步骤(4)使用的网格之间的难以量化的不一致。这些不一致是昂贵的。在地震图象分析的例子中，目前该顺序的一次迭代可能需要数月的工作。这种高成本使得难以在试图评估分析结果的不确切性时进行多次迭代。分辨率和数据结构不一致的一个原因是实现分析的顺序。历史上，上面列出的这四个步骤可能是通过独立开发的由不同的专家使用的不同计算机程序完成的。现在，单个人或一个小组可以以该顺序完成所有四个步骤，并且存在使这些步骤更加一体化的要求。不一致的另一个原因是方法学上的不足。模拟步骤(4)常常需要偏微分方程(PDE)的数值求解。过去，这些求解只对其中可按简单数组对网格元素编下标的结构化网格是可行的。把步骤(3)中产生的非结构化网格转换成结构化网格产生要处理的图象和模拟中使用的网格之间的进一步的不相容。但是，求解非结构化网格上的PDE的数值方法的最新进展认为可以避免该转换和所造成的不相容。利用点阵的网格建立在网格上进行的大多数计算的精度取决于网格元素的规则性。在带有接近等边三角形的高度规则三角形网格上进行的模拟要比在带有细长三角形的不规则网格上进行的模拟更准确。这就是德洛内三角剖分流行的一个原因。给定一组代表2D网格的结点位置的点，当和所有其它可能的三角剖分比较时，德洛内三角剖分产生几乎接近等边的三角形。但是德洛内三角剖分独自并不保证规则网格。为此，必须细心地选择网格结点的位置。(对于应用于网格建立问题的德洛内三角部分的综述，参见Bern，M.和Eppstein，D.的“网格生成和最优三角部分(Mesh Generationand Optimal Trangulation)”，Computing in Euclidean Geometry，Du，D.-Z.和Hwang，F.K.编，World Scientific，1995)。在图象分析领域之外，已经很好地研究了选择网格的最优结点位置问题。该问题的一种解决办法基于观察到由简单晶体点阵定义的一组点的三角剖分产生高规则网格(参见Mello，U.T.和Cavalcanti.P.R.的“把晶体点阵作为样本的用于网格生成的点建立策略(A Point CreationStrategy for Mesh Generation Using Crystal Lattices as Templates)”。Proceedings of the 9th International Meshing Roundtable，P.253-261，Sandia，2000)。但是，均匀的点阵很少地准确地对准要建立网格的对象的边界。从而，一些解决办法从近似均匀的点阵开始，然后利用原子或气泡间物理力的数值模型自动地把网格结点(原子或气泡)移到更加优化的位置。(参见Shimada，K.“基于物理的网格生成通过气泡灌注的平面和体积的自动式三角剖分(Physicauy-Based Mesh GenerationAutomated Triangulation of Surfaces and Volumes via BubblePacking)”，博士论文，麻省理工学院，1993；Shimada，K.和Gossard，DC.的“气泡网格通过球填充的非簇几何的自动式三角形网格建立(Bubble MeshAutomated Triangular Meshing of Non-ManifoldGeometry by Sphere Packing)”，in Proceedings of the ThirdSymposium on Solid Modeling and Applications，P409-419，1995。授予Itoh.T.，Inoue，K.，Yamada，A和Shimada，K.的美国6,124,857号专利“网格建立方法和设备(Meshing Method and Apparatus)”(2000年)把该工作扩展到四边形网格建立。另参见Bossen，F.J.和Heckbert，P.S.的“用于不匀网格生成的可挠方法(A Pliant Method for AnisotropicMesh Generation)”，Proceedings of 5th International MeshingRoundtable，P63-74，Sandia，1996。)在所有这些例子中，基于点阵的网格建立从准确定义要建立网格的对象的内、外边界的几何模型起步。从而，需要一种能够解决事先不知道这些边界的问题的网格建立系统和方法。本说明书中引用的美国专利4,908,781，授予Levinthal，C.，和Fine，R.，Computing Device forCalculating Energy and Pairwise Central Forces of ParticleInteractions，1990. 5,596,511，授予Toyoda，S.，Ikeda，H，Hashimoto，E.，和Miyakawa，N.，Computing Method and Apparatus for a Many-Body Problem，1997. 6,124,857，授予Itoh本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机实现的用于产生考虑Ｎ维数字图象中的特征的点的Ｎ维点阵的方法，其中Ｎ是大于零的整数，该方法包括：　　　　在通过所述图象采样的空间子集中初始化所述点的所述点阵；　　　　通过移动所述点以使所述点的空间坐标的一个复合函数取极值来优化所述点阵；　　　　其中所述复合函数是所述点之间的成对距离的第一函数和所述点附近的所述图象采样值的第二函数的加权组合；以及　　　　其中所述优化的点阵可用于产生一个用来模拟与所述图象相关的某过程的网格。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：埃拉戴维哈勒，
申请(专利权)人：兰得马克制图公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]