eficiente estrategias para calcular el número de Euler de una imagen binaria 3D
Autores: Yao, Bin; He, Haochen; Kang, Shiying; Chao, Yuyan; He, Lifeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
eficiente estrategias para calcular el número de Euler de una imagen binaria 3D
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Propiedad topológica importante
Número de Euler
Imagen binaria 3D
Patrón de voxel
Eficiencia.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
Como una propiedad topológica importante para una imagen binaria 3D, el número de Euler se puede calcular encontrando un bloque de voxels específico de 2 x 2 x 2 voxels, llamado patrón de voxel, en la imagen. En este documento, presentamos tres estrategias para mejorar la eficiencia de un algoritmo de cálculo del número de Euler basado en patrones de voxel utilizado para imágenes binarias 3D. La primera estrategia es aprovechar la información del voxel adquirida durante el cálculo para evitar acceder repetidamente a los voxels. Esto puede reducir el número promedio de voxels accedidos de 8 a 4 para procesar un patrón de voxel. Por lo tanto, la eficiencia del cálculo se mejorará. La segunda estrategia es escanear cada dos filas y procesar dos patrones de voxel simultáneamente en cada escaneo. En esta estrategia, solo se necesitan acceder tres voxels cuando se procesa un patrón de voxel. La última estrategia es determinar el orden de acceso al voxel en el procesamiento del patrón de voxel y unificar el procesamiento de los patrones de voxel que tienen incrementos de número de Euler idénticos en un grupo en el cálculo. Aunque esta estrategia puede reducir teóricamente el número promedio de voxels accedidos de 8 a 4.25 para procesar un patrón de voxel, es más eficiente que las dos estrategias anteriores para imágenes binarias 3D de densidad moderada y alta. Los resultados experimentales demostraron que los tres algoritmos con cada una de nuestras tres estrategias propuestas muestran una mayor eficiencia en comparación con el algoritmo convencional de cálculo del número de Euler basado en la búsqueda de patrones de voxel específicos en la imagen.
Descripción
Como una propiedad topológica importante para una imagen binaria 3D, el número de Euler se puede calcular encontrando un bloque de voxels específico de 2 x 2 x 2 voxels, llamado patrón de voxel, en la imagen. En este documento, presentamos tres estrategias para mejorar la eficiencia de un algoritmo de cálculo del número de Euler basado en patrones de voxel utilizado para imágenes binarias 3D. La primera estrategia es aprovechar la información del voxel adquirida durante el cálculo para evitar acceder repetidamente a los voxels. Esto puede reducir el número promedio de voxels accedidos de 8 a 4 para procesar un patrón de voxel. Por lo tanto, la eficiencia del cálculo se mejorará. La segunda estrategia es escanear cada dos filas y procesar dos patrones de voxel simultáneamente en cada escaneo. En esta estrategia, solo se necesitan acceder tres voxels cuando se procesa un patrón de voxel. La última estrategia es determinar el orden de acceso al voxel en el procesamiento del patrón de voxel y unificar el procesamiento de los patrones de voxel que tienen incrementos de número de Euler idénticos en un grupo en el cálculo. Aunque esta estrategia puede reducir teóricamente el número promedio de voxels accedidos de 8 a 4.25 para procesar un patrón de voxel, es más eficiente que las dos estrategias anteriores para imágenes binarias 3D de densidad moderada y alta. Los resultados experimentales demostraron que los tres algoritmos con cada una de nuestras tres estrategias propuestas muestran una mayor eficiencia en comparación con el algoritmo convencional de cálculo del número de Euler basado en la búsqueda de patrones de voxel específicos en la imagen.