[发明专利]基于体素的孔洞填补方法及装置

说明书

本申请公开了一种基于体素的孔洞填补方法及装置。该方法包括确定三维表面模型中孔洞的边界位置；在所述孔洞的边界附近向所述孔洞的中心方向对体素多次叠加扩充；以及得到孔洞填补后完整的三维表面模型。本申请解决了孔洞填补的适用性和融合性较差的技术问题。通过本申请对复杂的孔洞、几何形状、拓扑结构复杂等情况都可以进行孔洞填补。此外，本方法具有较高鲁棒性，参数随机，不固定，适用性强，可适用于任何尺寸的孔洞。

技术领域

本申请涉及计算机图形处理领域，具体而言，涉及一种基于体素的孔洞填补方法及装置。

背景技术

基于体素的三维表面重建技术，主要是指通过测距摄像头获取物体表面的深度数据，在三维空间的体素内对数据进行分析处理，结合计算机视觉的相应知识得出物体表面的三维模型。

深度数据是建模的直接数据，对建模结果起着至关重要的作用。尽管现如今测距技术的水平已经很高，但由于受到诸多因素的影响如噪声干扰，被测样本的反射率太低，由于激光或摄像头的视线遮挡等。物体表面建模过程中仍然会有孔洞产生，得到的三维表面模型并不完整。

申请人发现，现有的对于孔洞的边界检测，以及补洞数据在孔洞边界融合并不能够较好地提高孔洞普遍可适用性，进一步填补得到的孔洞与原孔洞边界数据连接较差。

针对相关技术孔洞填补的适用性和融合性较差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

申请内容

本申请的主要目的在于提供一种基于体素的孔洞填补方法及装置，以解决孔洞填补的适用性和融合性较差的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种基于体素的孔洞填补方法。

根据本申请的基于体素的孔洞填补方法包括：确定三维表面模型中孔洞的边界位置；在所述孔洞的边界附近向所述孔洞的中心方向对体素多次叠加扩充；以及得到孔洞填补后完整的三维表面模型。

具体进行孔洞填补时，以体素为单位，需要同时满足三个条件后，检测出孔洞的边界。在孔洞的边界附近向孔洞中心方向对体素进行多次叠加扩充。扩充过程实际是对无效体素插入周围有效体素的均值即有符号距离函数值SDF，且随着插值步骤的加入的同时给新添加的数据不断地作模糊平滑处理，在模糊新插值的孔洞的同时，又不改变原始数据孔洞的边缘数据。最后迭代使用阿尔法混合进行合，得出完整的三维表面模型。

进一步地，确定三维表面模型中孔洞的边界位置包括如下条件：当前体素本身是有效的；所述体素周围邻域内的体素，至少有一个是无效的体素；邻域体素中至少有一个有效的体素，并且所述有效体素的SDF值与被检测体素的SDF值异号，其中，一个体素有八个角点，所有体素统一选取某一个角点代表该体素的整体，通过读取该角点的SDF值为整体体素SDF值；选取该体素的权重值为有效体素的判断依据，若有权重值，则为有效的体素。

进一步地，在所述孔洞的边界附近向所述孔洞的中心方向对体素多次叠加扩充包括：初始化体素数据得到扩充体素数据和原始体素数据；对扩充体素数据中至少包括：有符号距离函数值SDF和判断该体素是否有效的值；对原始体素数据至少包括：体素到重建表面的距离SDF值和权重值；其中，有符号距离函数值SDF表示为sdf，判断该体素是否有效的值表示为valid，SDF表示为sdf_s，权重值表示为w_s。

进一步地，在所述孔洞的边界附近向所述孔洞的中心方向对体素多次叠加扩充包括：获取前一次迭代的估计值；根据所述估计值用滤波器进行插值计算，估计当前体素的SDF值。

进一步地，根据所述估计值用滤波器进行插值计算包括：采用均值滤波器，通过对孔洞边缘的有效体素的均值给孔洞进行插值计算。

进一步地，在所述孔洞的边界附近向所述孔洞的中心方向对体素多次叠加扩充包括：判断体素是否有效；如果体素是有效，则读取该体素的sdf值采用低通滤波器执行模糊卷积操作。