[发明专利]一种用于三维重构的三角剖分方法及系统

说明书

本发明涉及三维重建技术领域，公开了一种用于三维重构的三角剖分方法及系统，以提高三维扫描中平面点集的三角剖分速度，更好地满足三维重建的实时性需求；本发明包括获取目标待重构物体的三维坐标点，将三维坐标点映射为平面点集，遍历平面点集构建包含平面点集内所有点的目标三角形，设定包含该目标三角形的区域，并将该区域划分成N*N个区域，根据插入点的所在位置建立入口三角形，判断下一个插入点所在位置的区域是否存在入口三角形，若存在入口三角形，则根据该插入点与所述入口三角形的边指针的位置关系寻找新的目标三角形，若不存在，则根据插入点与由上个插入点生成的首个三角形的位置关系查找新的目标三角形，得到最后的三角形网。

技术领域

本发明涉及三维重建技术领域，尤其涉及一种用于三维重构的三角剖分方法及系统。

背景技术

三维重建的目的是建立一个虚拟的三维立体的事物，并给人一种十分真实的感觉，图像的三维重建融合了图像处理以及计算机几何学等知识，它拥有二维图形无法相比的功能，三维重建的对象可以从任意的角度直观地观察并且有十分真实的感觉，可以达到实时交互的功能。面对现代生产的快速发展和需求，三维重建可以用来减少设计成本，缩短设计周期，并且可以为社会带来庞大的经济效益。因此，三维重建是一个发展前途非常有吸引力的，使用范围广泛，并且具有很高的研究和使用价值的研究领域。

三角剖分理论是三维重建技术中最不可或缺的一部分，三维空间的三角剖分理论在三维重建技术快速发展的影响下，也得到了进一步的丰富和改善。目前，三角剖分存在多种不同的改进规范，其中常用的三角剖分改进标准有圆规范、最大/最小间隔规范、最大/最小角规范、最大/最小高规范、Thiessen规范等。这些规范的基本要点之一就是尽可能减少平面三角形出现太尖锐的情况。通过近似理论得知，三角曲面的近似差值与三角形的最小内角有关,特别需要的是提升逼近的准确性并减少出现过分尖锐的三角形，这在计算几何中十分必要。Delaunay三角剖分得到三角形所有内角里最小值比其他剖分都大，并且平均形态最规则等特征，故被数学家称为是最优三角剖分。Delaunay三角剖分不仅在二维空间中有着广泛的应用，在三维空间中也起着非常重要的作用,目前对于三维空间中的Delaunay三角形剖分算法的研究并不多，许多传统的三角形剖分算法只能够解决二维空间的问题,在三维空间中，三角剖分的许多问题并没有得到解决。

目前二维空间的Delaunay三角剖分已发展到一定的高度，但当需要插入大量顶点时，传统的Delaunay三角剖分算法的执行时间都太长，特别是当对过多散点数据进行处理时，耗费时间过长，不能够满足实时性的要求。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于三维重构的三角剖分方法及系统，以提高三维扫描中平面点集的三角剖分速度，更好地满足三维重建的实时性需求。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于三维重构的三角剖分方法，包括以下步骤：

S1：获取目标待重构物体的三维坐标点，将所述三维坐标点映射为平面点集，遍历所述平面点集构建包含所述平面点集内所有点的目标三角形；

S2：按逆时针的顺序为所述目标三角形标记第一顶点、第二顶点以及第三顶点，然后为所述第一顶点与所述第三顶点的连边分配第一边指针，为所述第二顶点与所述第三顶点的连边分配第二边指针，为所述第一顶点与所述第二顶点的连边分配第三边指针；

S3：设定包含所述目标三角形的区域，其中，所述目标三角形的每个顶点都位于该区域的边上，然后将该区域划分成N*N个区域；

S4：选取所述平面点集内的某个点作为插入点，分别连接所述插入点与所述目标三角形的各个顶点，得到剖分后顺序排列的新三角形，完成第一次三角剖分得到三角形网，删除被剖分的目标三角形，按照所述步骤S2所述的方法更新每个新三角形的边指针，并将所述新三角形按顺序存储在三角形链表中，然后判断所述插入点所在的区域，将该插入点视为该区域的入口顶点，将包括该入口顶点的首个新三角形视为入口三角形；