[scikit-image] 14. 3次元ボクセルデータをポリゴンデータに変換( measure.marching_cubes_lewiner)

はじめに

このノートは、scikit-imageライブラリのmarching_cubes_lewiner関数を使って3次元ボクセルデータをポリゴンデータに変換する方法を解説しています。3Dボリュームデータから表面メッシュを抽出する技術について学べます。

マーチングキューブ法を用いたボクセルデータからポリゴンデータへの変換について説明します。この技術は医療分野で特に重要で、CTやMRIで得られたボクセルデータをポリゴンデータに変換する際によく使用されています。

3次元ボクセルデータから表面（サーフェス）を抽出するための代表的なアルゴリズムが「Marching Cubes法」です。scikit-imageライブラリには、この改良版である「Lewinerのマーチングキューブ法」が実装されています。

以前作成したボクセルサボテンのデータを使用します。詳細は後述します。

最後の0は、levelパラメータとして機能し、ボリューム内で等値面を検索するための等高線値を表します。

verts[faces]によって三角形のポリゴンデータを取得し、それをPoly3DCollectionオブジェクトに変換します。その後、ax.add_collection3d(mesh)を実行することで、3D図にポリゴンデータを表示できます。

大規模なボリュームデータを処理する場合、メモリ使用量と処理時間に注意が必要です。必要に応じて、データのダウンサンプリングや部分的な処理を検討しましょう。また、生成されたメッシュの品質改善のために、後処理（スムージングやデシメーション）が必要になる場合もあります。