Izovirsma

Izovirsma (angļu: Isosurface) ir 3D virsmas attēlojums punktiem ar vienādām vērtībām 3D datu izplatīšanu, kā arī 3D analogs izolīnijai. Izovirsma var tikt izmantota, lai pārstāvētu, piemēram, visus VoXels attēlā ar konkrētā CoLocalization līmeni. Šie punkti savienojoties veido 3D virsmu. Var gadīties, ka virsma ir sadalīta dažādās, slēgtās, nesaistītās daļās: tie kļūst par objektiem, kurus nevar analizēt atsevišķi.

Pielietojumi

Izovirsmu parasti attēlo, izmantojot datorgrafiku, un to izmanto kā datu vizualizācijas metodi skaitļojošā modelēšanā (computational fluid dynamics(CFD)), kas ļauj inženieriem pētīt šķidruma plūsmas iezīmes ap objektiem, piemēram, lidmašīnu spārniem. Izovirsmu var attēlot individuālu triecienvilni ultraskaņas lidojumā. Var arī uzģenerēt vairākas izovirsmas, lai parādītu spiediena vērtībū sekvences plūstošajam gaisam ap spārnu. Izovirsmas mēdz būt populārs veids kā vizualizēt apjoma datu kopu, jo tās var attēlot ar vienkāršu poligonu modeli, kuru var, ļoti ātri, uzzīmēt uz ekrāna.

• Medicīnā, izovirsmas var izmantot, lai attēlotu specifiskus blīvuma reģionus konkrēta trīsdimensionālā CT skenēšanā, vizualizējot iekšējos orgānus , kaulus, vai citas struktūras.

Arī citās disciplīnas, kuras ir ieinteresēti trīsdimensiju datu attēlošanā bieži izmanto izovirsmas, lai iegūtu informāciju par farmakoloģiju, ķīmiju, ģeofiziku un meteoroloģiju.

Implementācijas algoritmi

Maršēšana kubi

Maršēšanas kubu algoritms pirmo reizi tika publicēts 1987. SIGGRAPH lietas izskatīšanas Lorensen un Cline, un tas rada virsmu ar krusteniskām malām, kas izveido datu apjoma režģi ar dziļuma kontūru. Ja virsma šķērso malu algoritms rada virsotni. Šim algoritmam ir risinājumi īstenošanai gan uz CPU un uz GPU.

Asimptotiskā izvēle

Asimptotiskās izvēles algoritms tika izstrādāts kā paplašinājumu maršēšanas kubam, lai atrisinātu iespēju neskaidrību tajā.

Maršēšanas tetraedrs

Maršēšanas tetraedra algoritms tika izstrādāts kā paplašinājumu maršēšanas kubam, lai atrisinātu neskaidrības šajā algoritmu un radītu augstākas kvalitātes produkcijas virsmas.

Virsmas tīkls

Virsmas tīkla algoritms ievieto šķērsojošu virsotni vidū tilpuma voxelim, nevis pie malām, kā rezultātā izveidojas vienmērīgāka izejas virsma.

Duālā kontūrēšana

Duālās kontūrēšanas algoritms pirmo reizi tika publicēts 2002. SIGGRAPH procesā ar Ju un Losasso, izstrādāts kā paplašinājumu gan virsmas tīklam un maršēšanas kubam. Tā saglabā virsotni pie centrā voxeļa. Tā pievieno virsmas paaudzi, kas piesaista octreesi, lai pievienotu atbalstu ģeometrijai, kas pielāgo trijstūru skaitu.

Atsauces

• Isosurface
• William E. Lorensen, Harvey E. Cline: Marching Cubes: A high resolution 3D surface construction algorithm. In: Computer Graphics, Vol. 21, Nr. 4, July 1987
• Tao Ju, Frank Losasso, Scott Schaefer, Joe Warren: Dual Contouring of Hermite Data. In: ACM Transactions on Graphics, Volume 21 Issue 3, July 2002

• Charles D. Hansen, Chris R. Johnson. Visualization Handbook. Academic Press, 2004. 7–11. lpp. ISBN 978-0-12-387582-2.