[发明专利]一种精度可控的基于曲面相交的曲面拼接方法

说明书

本发明属于三维图像处理技术领域，具体涉及一种精度可控的基于曲面相交的曲面拼接方法，可以近似的将两个相交的曲面拼接成一个完整的曲面，并去除剩余三角面片。所得到的拼接结果无三角面片缺失，在相交带之外完全保留了原有曲面的网格情况。而且本方法是精度可控的，在曲面相交的三角片附近，可根据应用需要就行精细划分，获取更为准确的结果。该算法思路较为直观，效率较高，实验效果良好。可广泛应用于三维曲面拼接，三维物体求交，求和等场合。

技术领域

本发明属于三维图像处理技术领域，具体涉及一种精度可控的基于曲面相交的曲面拼接方法。

背景技术

随着现代科学技术的飞速发展以及人们生活水平的不断提高，人们对于各种物质的需求越来越呈现出多样化的要求，对于产品精细度的要求越来越高，因而产生了基于视觉的对物体表面进行非接触式的三维测量技术，并且这种技术日益为近年来测量技术的研究热点。但由于在实际测量过程中，由于测量设备范围的限制和物体自身形状的多变性，常常无法一次完成整个测量对象的精确测量，人们很自然地想到把测量物体划分成多个部件进行多次测量，然后采用拼接技术，将每部分的测量结果拼接融合在一起，构建被检测物体完整的三维数据模型，这种分块测量技术便逐步发展为现在的三维拼接技术。三维曲面拼接技术在工业应用前景广阔，有助于实现对大型物体三维形貌测量，国内外学者对其进行了大量的研究，是计算机视觉领域的研究热点。

根据拼接对象、拼接条件和要求的不同，国内外学者对三维拼接方法进行了大量研究并提出了一系列的拼接方法。Femando C.M.Martins等使用形状和纹理对不规则大型物体进行三维拼接。Rajapakse C.S等进行了显著结构不匹配的多形态胫骨图像的快速三维拼接方法的研究。Gaoyu Xiao等使用测定体积法实现部分重叠物体表面的三维拼接，提出了一种新颖的测定体积的方法。YARON Avi等研究了微创手术中使用微型立体视频系统提供实时三维拼接和图像融合。在国内，薛婷等利用相邻图像块中3组重叠标记约束信息，完成传感器测量位置相互关系参数的标定，根据相互位置关系标定参数实现坐标系的统一和三维数据图像的拼接。尚爱军等采用结构光彩色编码技术实现大型曲面测量。

但目前的三维曲面拼接技术中，由于曲面相对位置关系具有不确定性，要精确的重建曲面相交带所需要的时间成本较高，且算法稳定性不足；而且传统的近似算法由于不能进行精度控制，其拼接效果严重受到曲面网格质量的影响，若相交带附近三角片面积较大，重建结果不够理想。基于此，本发明提供一种基于曲面相交，并且精度可调的曲面拼接方法。

发明内容

本发明提出一种精度可控的基于曲面相交的曲面拼接方法，利用该方法可以近似的将两个相交的三角网格曲面拼接成一个完整的曲面，而且可根据应用需要进行精细划分，获取更为准确的结果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种精度可控的基于曲面相交的曲面拼接方法，包括如下步骤：

(1)将需要拼接的两相交曲面输入系统，并对其进行预处理，将曲面的多边形面片分割成三角形面片；

(2)对两曲面的三角形面片分别建立轴向平行包围盒；

(3)利用轴向平行包围盒相交判定算法，计算出相交包围盒对；

(4)对于位于相交包围盒对中的每个三角形面片，分别与其所在的轴向平行包围盒所对应的相交包围盒对中的另外一个轴向平行包围盒中的三角形面片进行相交判定，若有相交，则记录其相交线段起止点坐标及所处三角形面片的编号；

(5)取出步骤(4)中记录的一条相交线段，并选出一条相交边缘，对于每条选出的线段进行标记；

(6)在两个曲面上，分别删除组成相交边缘的相交线段所对应的三角形面片，剩余曲面的边缘；

(7)将相交边缘上的所有点分别加入两曲面成为新顶点；