基于特征增強的三維網格孔洞修補算法研究.pdf

1、隨著計算機軟硬件的發(fā)展與計算機圖形學相關理論的完善,三維模型作為當今主流的數(shù)據(jù)類型,已被廣泛應用于影視動畫、虛擬現(xiàn)實、醫(yī)學外科手術、藝術品制造等各行各業(yè),尤其是在計算機輔助設計和逆向工程應用中尤為突出。逆向工程利用重構技術獲取物體完整的數(shù)字化模型,進一步分析處理,能在極短的時間內開發(fā)出新產品,減少開發(fā)成本提高經濟效益,其應用面已廣至醫(yī)學、考古、計算機制造等多個領域。但是如何對獲取的不完整的三維物體模型進行孔洞修補,使其盡量恢復原有面貌成

2、為了亟待解決的問題。因此,研究三維網格模型孔洞修補是一項有理論、實用及經濟價值的工作。
　　三維網格孔洞修補算法已成為當前的一個研究熱點,是計算機可視化、逆向工程、模式識別和三維數(shù)據(jù)處理等應用的重要部分。本文對國內外現(xiàn)有的三維網格孔洞修補算法進行了詳細分析并做了總結,提出了改進的孔洞修補方法。主要做了如下幾方面工作:
　　1.介紹了三維網格孔洞修補方法研究背景以及研究意義,總結了三維網格在計算機圖形學中的應用。針對孔洞修補算

3、法的操作對象不同,將現(xiàn)有算法分為基于曲面的和基于體素的兩大類,對這兩類方法做了詳細分析,總結了各自的優(yōu)缺點。
　　2.針對現(xiàn)有的三維模型孔洞修補算法在修補過程中僅考慮孔洞區(qū)域與孔洞邊緣區(qū)域的平滑過渡問題,忽略孔洞區(qū)域可能原有的尖銳特征邊角等問題,本文通過對已有算法的結合與改進,提出一種基于特征恢復的三維網格孔洞修補方法。首先,算法對輸入模型孔洞區(qū)域進行檢測,在該區(qū)域內進行插入離散點三角剖分操作,生成孔洞區(qū)域初始網格,然后利用離散點

4、做約束點構造基于徑向基函數(shù)的曲面,擬合孔洞區(qū)域初始網格。為了避免過少的約束點控制了過大的隱式曲面的構建,本文采用逐層遞進的方法進行新點插入剖分與曲面擬合。最后,基于尖銳特征邊角執(zhí)行特征恢復操作,得到了修補較好的實驗結果,尖銳特征也得到恢復。
　　3.針對以往算法修補的孔洞區(qū)域多為平坦區(qū)域,不包括曲率變化大、崎嶇的孔洞修補,有一定局限性,提出了一種基于曲率恢復的孔洞修補算法。為了防止孔洞修補網格產生過長或狹小的三角片,對孔洞進行修補