[發明專利]基于最大化泊松圓盤采樣的四面體網格化方法和系統

有效

• 申請號: 201610031891.6
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105719349B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 嚴冬明;郭建偉;全衛澤;張曉鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G06T17/30
• 分類號: G06T17/30
• 代理公司: 北京瀚仁知識產權代理事務所(普通合伙) 11482
• 代理人: 宋寶庫

1.一種基于最大化泊松圓盤采樣的四面體網格化方法，其特征在于，所述方法至少包括：

獲取三維區域；

對所述三維區域進行均勻地體素化，得到三維均勻網格；

在所述三維區域的邊界表面，進行最大化泊松圓盤采樣，獲得表面采樣點集；

根據所述表面采樣點集，提取表面網格；

使用松弛方法對所述表面網格進行邊界保護，并在所述三維均勻網格上進行體采樣，得到體采樣點集；

根據所述體采樣點集，使用三維狄洛尼三角化方法或者三維正則三角化方法，提取四面體網格。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述三維區域的邊界表面，進行最大化泊松圓盤采樣，獲得表面采樣點集，具體包括：

對所述三維區域的邊界表面進行特征敏感采樣；

使用局部沖突檢測方法，在所述三維區域的邊界表面上進行點集采樣；

迭代地檢測并填充所述三維區域的邊界表面上的空隙區域，得到所述表面采樣點集，其中，所述空隙區域為未被所述點集覆蓋的區域。

3.根據權利要求2所述的方法，所述三維區域的邊界表面包括特征敏感元素，所述特征敏感元素包括特征頂點和尖銳邊；

其特征在于，所述對所述三維區域的邊界表面進行特征敏感采樣，具體包括：

將所述特征頂點添加到采樣點集中；

在由所述尖銳邊構成的特征線上，進行一維的最大化泊松圓盤采樣。

4.根據權利要求2所述的方法，所述對所述三維區域進行均勻地體素化包括設定最小采樣半徑；

其特征在于，所述使用局部沖突檢測方法，在所述三維區域的邊界表面上進行點集采樣，具體包括：

隨機地在所述三維區域的邊界表面上選取一三角面片，在該三角面片上產生一隨機點；

確定所述隨機點與其設定鄰域內的所有采樣點的最小歐氏距離；

確定所述最小歐氏距離大于所述最小采樣半徑時，采集所述隨機點。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，針對變密度四面體網格化；

其特征在于，所述設定鄰域為的網格單元，其中，r_p為所述隨機點的采樣半徑；表示向上取整；r_min為所述隨機點的最小采樣半徑。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述提取表面網格之后還包括：

對所述表面網格的頂點度數、角度和邊長進行優化，直至所述頂點度數為5、6或者7，所述角度大于等于30°，所述邊長小于等于其中，r₁，r₂分別為所述表面網格某一條邊的兩個頂點的采樣半徑。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用松弛方法對所述表面網格進行邊界保護，并在所述三維均勻網格上進行體采樣，得到體采樣點集，具體包括：

對所述表面網格的表面采樣點集進行松弛；

利用所述松弛后的表面采樣點集，在三維均勻網格上進行體采樣，得到所述體采樣點集。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述對所述表面網格的表面采樣點集進行松弛，具體包括：

計算所述表面網格的表面采樣點集的限制沃羅諾伊圖；

在所述限制沃羅諾伊圖的頂點處設置虛擬采樣點。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述提取所述四面體網格之后還包括：

移除所述四面體網格上最長邊的兩個頂點，形成空位；

收集移除頂點后造成的邊界網格單元和內部網格單元未被采樣點集覆蓋的子單元；

選擇一隨機且有效的所述子單元并在該單元內部產生一隨機點；如果所述隨機點在所述三維區域的內部并且不和已得到的所有采樣點沖突，則接受該采樣點；否則拒絕該采樣點；

重復進行所述收集步驟和選擇步驟，直到得到最大化采樣點集；

重復上述步驟，直到沒有薄片存在。

10.一種基于最大化泊松圓盤采樣的四面體網格化系統，其特征在于，所述系統至少包括：

獲取模塊，被配置為獲取三維區域；

體素化模塊，被配置為對所述三維區域進行均勻地體素化，得到三維均勻網格；

第一采樣模塊，被配置為在所述三維區域的邊界表面，進行最大化泊松圓盤采樣，獲得表面采樣點集；

第一提取模塊，被配置為根據所述表面采樣點集，提取表面網格；

第二采樣模塊，被配置為使用松弛方法對所述表面網格進行邊界保護，并在所述三維均勻網格上進行體采樣，得到體采樣點集；

第二提取模塊，被配置為根據所述體采樣點集，使用三維狄洛尼三角化方法或者三維正則三角化方法，提取四面體網格。