[发明专利]一种区域增长法与雕刻法相结合的三角网格曲面重建算法

说明书

本发明公开了一种区域增长法与雕刻法相结合的三角网格曲面重建算法，具体包括如下步骤：首先，对要进行重建的按照区域增长法进行预生长。之后，对于连接错误形成洞的曲面，用洞处理算法对曲面进行扩展，得到表面上平整的洞并使连接错误的点脱离曲面。然后，对所有在洞上的点和未连接到曲面的点按照其位置进行分块，对每一块进行改进后的雕刻法，得到每一块的雕刻法表面三角形。最后，用区域增长法从洞上边开始继续生长，优先选择雕刻法表面三角形填加到曲面，完成最终的曲面重建。本发明有效提高了重建曲面的质量，尤其是对于采样稀疏的条状、尖锐区域等具有明显的优势，也改善了传统雕刻法只能做出闭曲面的缺点，扩大了曲面重建算法的适用范围。

技术领域

本发明涉及信息处理技术领域，具体涉及一种区域增长法与雕刻法相结合的三角网格曲面重建算法。

背景技术

曲面重建技术现已广泛应用于前沿科学的各个方面，例如产品设计中的逆向工程、工业产品造型的三维重构、三维游戏中三维模型的建立、人脸识别、医学仿生、三维动画制作等。

经过数十年的发展和专家们的深入研究，多种算法被提出以解决曲面重建过程中遇到的不同问题，其中包括：场函数法、基于约束Delaunay的方法、切平面法、区域增长法、雕刻法等等。

其中，区域增长法是一种从种子三角形的初始区域开始，将每条新生成的只连接一个三角形的边作为生长边，并按照某种规则为每条生长边迭代选取三角形添加到区域中的算法。其算法灵活度高，效率快，可以直接得到方向性曲面等优点得到了广泛应用。具体来说，有Bernardini等提出的滚球法、 Cohen-Steiner和Da提出的greedy算法、Lin提出的IPD算法以及Kuo等提出的一种DBRG方法等等。

然而，目前的区域增长法虽然效率很高，对采样密集区域重建效果也很好，但是对于采样不足的区域曲面重建效果仍然不佳。

雕刻法又称为内外标记法，是通过逐步去除三维Delaunay中的符合某些条件的四面体来得到最终重建曲面的算法。雕刻法的主要思想最早是由Boissonnat 于1984年提出，之后又有Amenta等提出的Power Crust算法，Dey等提出的Tight Cocone算法和RobustCocone算法，Peethambaran等提出的基于外接球球心的方法等。雕刻法的优点是最终的得到的重建结果一定符合可定向二维流形的规则，无需再进行后处理过程，且可以做出其他方法难以做出的细长条状和薄片等形状。

但是，传统雕刻法只适用于闭合曲面，对于有边界边的开曲面雕刻法无法处理，且可能会出现重建曲面不光滑、无法做出环形区域等弊端。

针对上述已有技术状况，本发明申请人做了大量反复而有益的探索，最终形成了下面将要介绍的技术方案。

发明内容

针对上述的不足，本发明提供了一种区域增长法与雕刻法相结合的三角网格曲面重建算法，提高了使雕刻法做出的最终曲面光滑度，且能够做出环形形状区域，本算法能够同时应用到开曲面和闭曲面中，克服了传统雕刻法只能做出闭曲面的缺点；与此同时，本发明有效提高了重建曲面的质量，对于采样稀疏的条状、尖锐区域曲面重建具有明显优势。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种区域增长法与雕刻法相结合的三角网格曲面重建算法，包括如下的步骤：

S1：对输入的散乱点进行区域增长法，得到可能带有不平整洞(指洞上边向洞上点的拟合切平面上投影会发生交叠的洞)的初始曲面；

S2：对初始曲面上存在的不平整洞进行洞扩展，得到带有平整洞的曲面；

S3：对平整洞上的点和未连接到曲面的点按其位置进行分块；

S4：对所分块的每一块的点分别按照改进后的雕刻法进行重建，得到重建表面三角形集合T；

S5：从洞上边开始用区域增长法进行曲面生长，优先选择集合T中的三角形；