[發(fā)明專利]幾何模型全頻細(xì)節(jié)修復(fù)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811043106.4
• 申請(qǐng)日: 2018-09-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109118589A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝愛(ài)民;李帥;張素梅;郭日俊;李如意;劉俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)青島研究院
• 主分類號(hào): G06T17/30
• 分類號(hào): G06T17/30
• 代理公司: 青島中天匯智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37241
• 代理人: 陳磊

本發(fā)明所述的幾何模型全頻細(xì)節(jié)修復(fù)方法，基于自適應(yīng)分解以保持幾何模型原有細(xì)節(jié)的修復(fù)方法，以有效地對(duì)模型表面缺失的幾何細(xì)節(jié)信息進(jìn)行遷移修復(fù)，從而解決邊界對(duì)齊過(guò)程復(fù)雜及模型失真的問(wèn)題。包括有以下步驟，步驟(1)幾何模型全頻細(xì)節(jié)分解階段，以平均曲率作為三角網(wǎng)格模型的自適應(yīng)分解的輸入信號(hào)，對(duì)此信號(hào)進(jìn)行分解，得到包括一組內(nèi)蘊(yùn)模態(tài)函數(shù)和信號(hào)余量的全頻幾何細(xì)節(jié)信息；步驟(2)補(bǔ)丁模型最優(yōu)匹配階段；步驟(3)、幾何結(jié)構(gòu)信息傳遞和模型全頻修復(fù)階段，根據(jù)步驟(2)得到的匹配結(jié)果，將步驟(1)得到全頻幾何細(xì)節(jié)信息，由相似性補(bǔ)丁遷移至目標(biāo)補(bǔ)??；針對(duì)每個(gè)信號(hào)進(jìn)行網(wǎng)格模型的重建，得到不同的幾何細(xì)節(jié)修復(fù)結(jié)果，從而使模型可編輯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的幾何模型全頻細(xì)節(jié)修復(fù)方法，屬于網(wǎng)格模型數(shù)據(jù)處理與模型修復(fù)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

對(duì)于文物等高還原度的建模基本是依靠三維掃描來(lái)完成，但是掃描的三維模型經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)破損面，所以越來(lái)越多的針對(duì)模型幾何細(xì)節(jié)保持的修復(fù)算法被提出。

目前主要方法包括有基于體素的、基于紋理合成的、以及基于模板庫(kù)的方法等。模型修復(fù)是一個(gè)不適定性的問(wèn)題，因?yàn)槎鄶?shù)方法在特定模型情形下，可以獲得比較好的修復(fù)效果，但并不能保證適用于其他情形。比如針對(duì)一些比較小的空洞，能達(dá)到很好的修復(fù)效果，但是不能很好地修復(fù)包含豐富幾何細(xì)節(jié)信息、面積較大的孔洞。

近幾年來(lái)，越來(lái)越多的基于相似性度量模型修復(fù)方法涌現(xiàn)出來(lái)，其核心思想就是定義一個(gè)有效的補(bǔ)丁描述子，然后根據(jù)該描述子來(lái)尋找與孔洞區(qū)域最相似的完整區(qū)域的補(bǔ)丁，通過(guò)復(fù)制模型其他區(qū)域或者相似模型的補(bǔ)丁來(lái)補(bǔ)洞。

基于相似性度量的幾何細(xì)節(jié)保持的模型修復(fù)方法，主要是通過(guò)復(fù)制已有區(qū)域至孔洞區(qū)域，來(lái)達(dá)到修復(fù)的目的，同時(shí)也保證了幾何細(xì)節(jié)的修復(fù)。但是，正是因?yàn)閺?fù)制粘貼的操作，提高了計(jì)算復(fù)雜度，降低了時(shí)間效率。因?yàn)樵趯⑾嗨菩詤^(qū)域粘貼至孔洞目標(biāo)區(qū)域時(shí)，需要進(jìn)行二者的邊界對(duì)齊。首先，尋找對(duì)齊所需的點(diǎn)與點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系很難定義；其次，在對(duì)齊時(shí)，必然要進(jìn)行網(wǎng)格模型的變形，這并不是想要的結(jié)果，所期望的目標(biāo)是在修復(fù)的過(guò)程中盡量降低修復(fù)帶來(lái)的對(duì)已有模型區(qū)域的影響。因此，如何尋找到一種降低模型變形度的對(duì)齊方式、且完全避免變形，成為當(dāng)前急需解決的技術(shù)課題。

此外，幾何細(xì)節(jié)保持的模型修復(fù)算法在考古、3D打印、實(shí)物制造、模具缺陷檢測(cè)與快速化修復(fù)等諸多領(lǐng)域有著重要的作用，并且也得到了廣泛的應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)價(jià)值。然而，目前對(duì)幾何細(xì)節(jié)保持的模型修復(fù)方法的研究還面臨諸多挑戰(zhàn)，例如上述提到的孔洞邊界對(duì)齊過(guò)程的復(fù)雜以及對(duì)齊過(guò)程引起的模型變形失真。

有鑒于此，特提出本專利申請(qǐng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所述的幾何模型全頻細(xì)節(jié)修復(fù)方法，其目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題而基于自適應(yīng)分解以保持幾何模型原有細(xì)節(jié)的修復(fù)方法，以有效地對(duì)模型表面缺失的幾何細(xì)節(jié)信息進(jìn)行遷移修復(fù)，從而解決邊界對(duì)齊過(guò)程復(fù)雜及模型失真的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，所述的幾何模型全頻細(xì)節(jié)修復(fù)方法包括有以下實(shí)施步驟：

步驟(1)幾何模型全頻細(xì)節(jié)分解階段，以平均曲率作為三角網(wǎng)格模型的自適應(yīng)分解的輸入信號(hào)，對(duì)此信號(hào)進(jìn)行分解，得到包括一組內(nèi)蘊(yùn)模態(tài)函數(shù)IMFs(Intrinsic ModeFunctions，簡(jiǎn)稱IMFs)和信號(hào)余量(residue)的全頻幾何細(xì)節(jié)信息；

步驟(2)補(bǔ)丁模型最優(yōu)匹配階段，基于模型破損區(qū)域臨近結(jié)構(gòu)特征，以不同時(shí)間時(shí)域內(nèi)的各向異性熱傳遞關(guān)系權(quán)重值確定的全頻特征進(jìn)行模型匹配；通過(guò)定義模型破損區(qū)域臨近結(jié)構(gòu)特征相關(guān)的統(tǒng)計(jì)學(xué)信息描述子，將各向異性描述子由頂點(diǎn)描述子延伸到補(bǔ)丁的描述子，有效地查找與目標(biāo)補(bǔ)丁最匹配的相似性補(bǔ)丁，并保存匹配結(jié)果；