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一种拓扑保持的三维模型中值面的简化方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-11-07 18:16:00

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”科技创新全链条服务生态系统专业科技服务团| bayuegua123 | 2022-11-18 13:45:37

三维模型的中值面是一种模型的简化表达方式,既可简要表达模型的拓扑结构,又可基于中值面重建三维模型。但中值面的生成往往带有毛刺,需要简化处理。本发明提出一种中值面简化方法,可以很小的检测代价确保简化的中值面不改变拓扑结构,由此确保其表达的有效性并有高质量的三维模型重建。

本发明提出一种新的三维模型中值面简化方法,相比已有工作速度更快,所需顶点更少,且有更高的几何表达和拓扑表达的能力。 比如对于初始有6万多顶点的中值面,我们可简化到100个顶点,依然保持拓扑和几何结构。

目前,已有的三维模型的中值面简化方法大致可以分为两类。一类方法将中值面视作中值点的集合,通过定义在中值点上的某种度量的阈值筛选来进行化简。此类方法在去除毛刺的同时,往往会牺牲几何精度,且会破坏中值面对模型的拓扑表达。另一类方法通常将中值面表示为网格模型,并通过收缩或折叠中值面的边或者面片来进行化简。但是此类方法要么难以保持拓扑,要么注意保持拓扑但所得结果几何误差大或者计算速度很慢。例如基于QEM边折叠框架的简化方法,它们通常能得到较好的几何精度,但其依赖于每次简化的拓扑检查来保持拓扑,严重影响了计算效率。中值面和原模型一致的拓扑结构是其保证很多应用的根本原因。破坏拓扑自然会影响重建模型的拓扑,也就会导致基于中值面抽象表达的应用中出现错误的拓扑改变。本项目在简化中值面过程中,可以快速高效地生成一个拓扑保持、几何精度高的简化中值面,具有非常重要的价值。

本团队隶属于中国科学院软件研究所,在虚拟现实、可视化、计算几何、三维造型、图像编辑等图形图像处理方面有30余年的基础研究和应用开发的积累,取得了一系列国际先进水平的工作成绩,曾突破若干国际权威认为的技术瓶颈,获得全国优秀博士学位论文、中创软件人才奖等奖励。

几何形状的简要表示方法在计算机图形学及几何建模技术中具有重要地位,一直都是研究领域的热点课题。中值面(Medial Surface)作为三维模型的一种简洁表示方法,在模型压缩与近似、模型动画与形变、模型检索与识别等方面具有广泛应用。三维模型的中值面是指模型内部所有内切球的球心的集合。以这些点为球心的内切球被称为是中值球。中值面以及定义在中值面上描述中值球半径的函数一起构成了中轴变换(MAT,Medial Axis Transform)。任意三维模型都可以利用其中值面进行表示,并能从中轴变换重建恢复出原模型。但是中值面的生成对噪声敏感,易生成许多毛刺,妨碍了其表达的简洁性。模型的近似与压缩、动画与形变、检索与识别等多个应用场景,都需要一个简洁且准确的中值面。本项目解决了现有方法在简化中值面的过程中破坏拓扑和计算效率不高的问题。具有重大推广效益。 

技术许可、技术转让;寻求资源对接,最好有明确的目标合作区域、目标合作领域、目标合作企业等;目标合作投融资机构等