Isosuperficie - Isosurface
Una isosuperficie es un análogo tridimensional de una isolina . Es una superficie que representa puntos de un valor constante (por ejemplo, presión, temperatura, velocidad, densidad) dentro de un volumen de espacio; en otras palabras, es un conjunto de niveles de una función continua cuyo dominio es el espacio 3D.
Isosurface a veces se usa de manera más genérica en relación con dominios de más de 3 dimensiones.
Aplicaciones
Las isosuperficies se muestran normalmente mediante gráficos por computadora y se utilizan como métodos de visualización de datos en dinámica de fluidos computacional (CFD), lo que permite a los ingenieros estudiar las características de un flujo de fluido (gas o líquido) alrededor de objetos, como las alas de los aviones . Una isosuperficie puede representar una onda de choque individual en vuelo supersónico , o pueden generarse varias isosuperficies que muestran una secuencia de valores de presión en el aire que fluye alrededor de un ala. Las isosuperficies tienden a ser una forma popular de visualización para conjuntos de datos de volumen, ya que se pueden representar mediante un modelo poligonal simple, que se puede dibujar en la pantalla muy rápidamente.
En la formación de imágenes médicas , las isosuperficies pueden usarse para representar regiones de una densidad particular en una tomografía computarizada tridimensional , lo que permite la visualización de órganos internos , huesos u otras estructuras.
Muchas otras disciplinas que están interesadas en datos tridimensionales a menudo utilizan isosuperficies para obtener información sobre farmacología , química , geofísica y meteorología .
Algoritmos de implementación
Cubos de marcha
El cubos de marcha algoritmo se publicó por primera vez en los 1987 procedimientos SIGGRAPH por Lorensen y Cline, y crea una superficie por la intersección de los bordes de una de datos de cuadrícula de volumen con el contorno de volumen. Donde la superficie se cruza con el borde, el algoritmo crea un vértice. Al usar una tabla de diferentes triángulos dependiendo de los diferentes patrones de intersecciones de los bordes, el algoritmo puede crear una superficie. Este algoritmo tiene soluciones de implementación tanto en la CPU como en la GPU.
Decididor asintótico
El algoritmo de decisión asintótica se desarrolló como una extensión de los cubos en marcha para resolver la posibilidad de ambigüedad en él.
Marchando tetraedros
El algoritmo de los tetraedros en marcha se desarrolló como una extensión de los cubos en marcha para resolver una ambigüedad en ese algoritmo y crear una superficie de salida de mayor calidad.
Redes de superficie
El algoritmo Surface Nets coloca un vértice que se cruza en el medio de un vóxel de volumen en lugar de en los bordes, lo que genera una superficie de salida más suave.
Contorneado doble
El algoritmo de contorneado dual fue publicado por primera vez en las actas SIGGRAPH de 2002 por Ju y Losasso, desarrollado como una extensión tanto de las redes de superficie como de los cubos de marcha . Conserva un vértice dual dentro del vóxel pero ya no en el centro. El contorneado dual aprovecha la posición y la normal de donde la superficie cruza los bordes de un vóxel para interpolar la posición del vértice dual dentro del vóxel . Esto tiene la ventaja de retener superficies afiladas o lisas donde las redes de superficie a menudo se ven bloqueadas o mal biseladas. El contorneado dual a menudo usa la generación de superficies que aprovecha los octárboles como una optimización para adaptar el número de triángulos en la salida a la complejidad de la superficie.
Contorneado doble del colector
El contorneado doble del colector incluye un análisis de la vecindad del octárbol para mantener la continuidad de la superficie del colector
Ejemplos de
Ejemplos de isosuperficies son ' Metaballs ' u 'objetos blobby' utilizados en la visualización 3D. Una forma más general de construir una isosuperficie es utilizar la representación de la función .
Ver también
Referencias
- Charles D. Hansen; Chris R. Johnson (2004). Manual de visualización . Prensa académica. págs. 7-11. ISBN 978-0-12-387582-2.
enlaces externos
- Poligonización de isosuperficies
- El paquete contourist para python numérico genera triangulaciones de isosuperficies para funciones tridimensionales arbitrarias que se pueden mostrar usando HTML5 como se ilustra en este jsfiddle