[發明專利]一種基于半邊結構的模型網格補全的方法

有效

• 申請號: 201910336735.4
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110097642B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 王斌;楊曉春;龔正茂
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06N3/084;G06N3/0499
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李運萍

本發明提供一種基于半邊結構的模型網格補全的方法，涉及計算機圖形學技術領域。本發明步驟如下：步驟1：獲取原始的網格數據，若網格數據不是使用半邊結構存儲的，則將其轉化為半邊結構；步驟2：孔洞檢測；利用半邊結構對網格數據進行孔洞檢測，得到孔洞集合Hs＝{L1、L2、…、Lc}；步驟3：孔洞補全；在半邊結構的基礎上使用三角形生長方法將步驟2中得到的集合Hs中的孔洞全部填充；步驟4：孔洞補全優化；將步驟3中填充完畢的集合Hs優化網格頂點的位置，將網格頂點的位置優化之后，使用徑向基函數對隱式曲面進行優化，最終得到補全孔洞后的網格數據。該方法在提高了其處理復雜孔洞模型的能力的基礎上，有效降低孔洞補全技術的時間復雜度。

技術領域

本發明涉及計算機圖形學技術領域，尤其涉及一種基于半邊結構的模型網格補全的方法。

背景技術

模型網格孔洞補全技術是將具有孔洞的三維模型進行補全。該問題一般分為兩個步驟，一是孔洞檢測，二是孔洞補全。目前的補洞算法有很多種，大體上分為基于無序點云的孔洞補全和基于網格的孔洞補全兩個大類。而這兩類算法又細分為基于體素的補全和基于表面的補全。而孔洞則分為封閉孔洞、半封閉孔洞和帶有島嶼的孔洞，現有的這些算法只能夠對簡單的封閉孔洞進行補全，對于復雜的孔洞的補全效果則不理想，并且孔洞補全算法的計算復雜度大，且補全效果不好。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種基于半邊結構的模型網格補全的方法，該方法在提高了其處理復雜孔洞模型的能力的基礎上，有效降低孔洞補全技術的時間復雜度。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

本發明提供一種基于半邊結構的模型網格補全的方法，包括如下步驟：

步驟1：獲取原始的網格數據，若網格數據不是使用半邊結構存儲的，則遍歷網格數據的每條邊，將其拆分成半邊，轉化為半邊結構；

步驟2：孔洞檢測；利用半邊結構對網格數據進行孔洞檢測，得到孔洞集合Hs＝{L₁、L₂、…、Lc}；

步驟3：孔洞補全；在半邊結構的基礎上使用三角形生長方法將步驟2中得到的集合Hs中的孔洞全部填充；

步驟3.1：計算集合Hs內孔洞Lc中的所有邊界頂點相鄰的邊界邊在孔洞之內的角度；

步驟3.2：找到孔洞Lc中夾角最小的兩條邊界邊，然后連接這兩條邊界邊的非公共點，形成填充三角形，原始的孔洞被填充形成一個新的小的孔洞；

步驟3.3：重復步驟3.2，直到完成對孔洞Lc填充；

步驟3.4：將c自加1后重復步驟3.2至步驟3.2，直至將集合Hs中的所有孔洞都填充完畢；

步驟4：孔洞補全優化；將步驟3中填充完畢的集合Hs優化網格頂點的位置，將網格頂點的位置優化之后，使用徑向基函數對隱式曲面進行優化，最終得到補全孔洞后的網格數據；優化的條件為：

其中d_k為頂點v_k的1環鄰域頂點數，N₁(v_k)為頂點v_k的1環鄰域頂點集合，v_j為頂點v_k的第j個1環鄰域頂點；

將網格頂點的位置優化之后，使用徑向基函數對隱式曲面進行優化；徑向基函數為僅依賴于離控制點c距離的函數，表示為：h(x,c)＝h(||x-c||)，距離為歐式距離或范數距離或馬氏距離，其中，h代表神經網絡激活函數，x代表網格頂點；

徑向基函數網絡是一個三層BP網絡，將其表示為τ個基函數的線性組合，其中τ為正整數：