本文選題：表面重建 + 網(wǎng)格優(yōu)化��； 參考：《浙江大學》2017年碩士論文

【摘要】：從輸入點云中提取高質量的表面在計算機圖形圖像中是很重要的一個研究方向。主要內(nèi)容包括了如下幾個方面:對已有點云的擬合,對表面漏洞的填充以及對已有模型的重構。在本文中,我們首先從初始的采樣點中通過泊松碟采樣提取出頂點集。接著利用頂點集做Voronoi劃分得到初始點云的鄰接關系并從中提取出粗糙的初始網(wǎng)格。在Voronoi劃分中,我們采用了最短路徑作為距離函數(shù),這樣可以在一定程度上降低初始點云的不均勻分布對實驗結果的影響。在獲得了初始網(wǎng)格之后,我們可以發(fā)現(xiàn)初始網(wǎng)格的拓撲結構和幾何信息都存在明顯的不足,因此需要選擇合適的方法來優(yōu)化初始網(wǎng)格。我們采用了將幾何信息和拓撲信息作為一個整體進行優(yōu)化的框架。整個優(yōu)化過程通過頂點集V和鄰接關系矩陣B被表示為帶約束的q范數(shù)優(yōu)化問題。最后我們通過最小化由點云到三角網(wǎng)格的距離和正則項組成的能量函數(shù)就可以找到最合適的頂點位置和三角網(wǎng)格的拓撲結構。在我們的優(yōu)化算法中,法向信息并不是必需的。現(xiàn)在的許多表面重建的算法都會要求我們提供法向信息。眾所周知,法向評估對于誤差和尖銳特征非常敏感,這也導致在面對法向質量不高的點云時,許多算法的結果會有較大的誤差。而我們的算法在面對這樣的數(shù)據(jù)時依然可以獲得較好的效果。雖然我們在初始化過程中需要用頂點法向來判斷三角面片的朝向,但對法向的精度要求并不高。由于本文所提出的算法在更新頂點幾何信息和拓撲結構時只需要頂點附近的采樣點的幾何信息,我們可以將初始點云分割成多個子塊,對每一個子塊依次重建出合適的表面,最后通過拼接的方法得到整個場景的重建結果。實驗表明,在處理一些較大規(guī)模的點云時,這種生成表面的方式在運行效率和生成的網(wǎng)格質量這兩方面的表現(xiàn)都很出色。
[Abstract]:The extraction of high quality surfaces from the input cloud is an important research direction in computer graphics and images. The main contents include the following aspects: the fitting of the existing cloud, the filling of the surface holes and the reconstruction of the existing models. In this paper, we first extract the vertex set from the initial sampling point by Poisson disc sampling. Then the vertex set is used as Voronoi partition to obtain the adjacency of the initial point cloud and the rough initial grid is extracted from it. In Voronoi partition, we use the shortest path as the distance function, which can reduce the influence of the uneven distribution of the initial point cloud on the experimental results to some extent. After obtaining the initial grid, we can find that the topology and geometric information of the initial grid are obviously inadequate, so we need to select a suitable method to optimize the initial grid. We adopt a framework that optimizes geometric and topological information as a whole. The whole optimization process is represented by vertex set V and adjacency matrix B as Q norm optimization problem with constraints. Finally, by minimizing the distance from the point cloud to the triangular mesh and the regular energy function, we can find the most suitable vertex position and the topological structure of the triangular mesh. In our optimization algorithm, normal information is not necessary. Many surface reconstruction algorithms now require us to provide normal information. It is well known that normal evaluation is very sensitive to errors and sharp features, which also leads to large errors in the results of many algorithms in the face of point clouds with low normal quality. However, our algorithm can still get good results in the face of this kind of data. Although we need to use vertex method to judge the orientation of triangulation, the accuracy of normal direction is not high. Since the algorithm proposed in this paper only needs the geometric information of the sample points near the vertices when updating the vertex geometry information and topology structure, we can divide the initial point cloud into several sub-blocks and reconstruct the appropriate surface for each sub-block in turn. Finally, the reconstruction result of the whole scene is obtained by splicing. The experimental results show that this surface generation method performs well both in terms of running efficiency and mesh quality when dealing with some large scale point clouds.
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41

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本文編號：2085063