基于特征增強(qiáng)的三維網(wǎng)格孔洞修補(bǔ)算法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的發(fā)展與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)理論的完善,三維模型作為當(dāng)今主流的數(shù)據(jù)類型,已被廣泛應(yīng)用于影視動(dòng)畫、虛擬現(xiàn)實(shí)、醫(yī)學(xué)外科手術(shù)、藝術(shù)品制造等各行各業(yè),尤其是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和逆向工程應(yīng)用中尤為突出。逆向工程利用重構(gòu)技術(shù)獲取物體完整的數(shù)字化模型,進(jìn)一步分析處理,能在極短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品,減少開(kāi)發(fā)成本提高經(jīng)濟(jì)效益,其應(yīng)用面已廣至醫(yī)學(xué)、考古、計(jì)算機(jī)制造等多個(gè)領(lǐng)域。但是如何對(duì)獲取的不完整的三維物體模型進(jìn)行孔洞修補(bǔ),使其盡量恢復(fù)原有面貌成

2、為了亟待解決的問(wèn)題。因此,研究三維網(wǎng)格模型孔洞修補(bǔ)是一項(xiàng)有理論、實(shí)用及經(jīng)濟(jì)價(jià)值的工作。
　　三維網(wǎng)格孔洞修補(bǔ)算法已成為當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn),是計(jì)算機(jī)可視化、逆向工程、模式識(shí)別和三維數(shù)據(jù)處理等應(yīng)用的重要部分。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的三維網(wǎng)格孔洞修補(bǔ)算法進(jìn)行了詳細(xì)分析并做了總結(jié),提出了改進(jìn)的孔洞修補(bǔ)方法。主要做了如下幾方面工作:
　　1.介紹了三維網(wǎng)格孔洞修補(bǔ)方法研究背景以及研究意義,總結(jié)了三維網(wǎng)格在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的應(yīng)用。針對(duì)孔洞修補(bǔ)算

3、法的操作對(duì)象不同,將現(xiàn)有算法分為基于曲面的和基于體素的兩大類,對(duì)這兩類方法做了詳細(xì)分析,總結(jié)了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　2.針對(duì)現(xiàn)有的三維模型孔洞修補(bǔ)算法在修補(bǔ)過(guò)程中僅考慮孔洞區(qū)域與孔洞邊緣區(qū)域的平滑過(guò)渡問(wèn)題,忽略孔洞區(qū)域可能原有的尖銳特征邊角等問(wèn)題,本文通過(guò)對(duì)已有算法的結(jié)合與改進(jìn),提出一種基于特征恢復(fù)的三維網(wǎng)格孔洞修補(bǔ)方法。首先,算法對(duì)輸入模型孔洞區(qū)域進(jìn)行檢測(cè),在該區(qū)域內(nèi)進(jìn)行插入離散點(diǎn)三角剖分操作,生成孔洞區(qū)域初始網(wǎng)格,然后利用離散點(diǎn)

4、做約束點(diǎn)構(gòu)造基于徑向基函數(shù)的曲面,擬合孔洞區(qū)域初始網(wǎng)格。為了避免過(guò)少的約束點(diǎn)控制了過(guò)大的隱式曲面的構(gòu)建,本文采用逐層遞進(jìn)的方法進(jìn)行新點(diǎn)插入剖分與曲面擬合。最后,基于尖銳特征邊角執(zhí)行特征恢復(fù)操作,得到了修補(bǔ)較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,尖銳特征也得到恢復(fù)。
　　3.針對(duì)以往算法修補(bǔ)的孔洞區(qū)域多為平坦區(qū)域,不包括曲率變化大、崎嶇的孔洞修補(bǔ),有一定局限性,提出了一種基于曲率恢復(fù)的孔洞修補(bǔ)算法。為了防止孔洞修補(bǔ)網(wǎng)格產(chǎn)生過(guò)長(zhǎng)或狹小的三角片,對(duì)孔洞進(jìn)行修補(bǔ)