基于點(diǎn)云的三維重建系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著游戲、仿真等圖形技術(shù)的不斷發(fā)展,以及工業(yè)設(shè)計(jì)、模擬仿真、三維影視等對三維復(fù)雜物體模型應(yīng)用需求的不斷增加,關(guān)于三維模型重建的相關(guān)研究越來越受到人們的重視。而由于點(diǎn)云數(shù)據(jù)易于獲取,存儲簡單方便,因此使用點(diǎn)云進(jìn)行三維重建技術(shù)也發(fā)展迅速。
  一個(gè)完整的三維重建系統(tǒng)通常包含以下方面:首先對點(diǎn)云進(jìn)行預(yù)處理;然后對處理后的點(diǎn)云進(jìn)行三角網(wǎng)格曲面重建,得到初始網(wǎng)格;最后對初始網(wǎng)格進(jìn)行優(yōu)化得到最終的三角網(wǎng)格,就可以被其他建模軟件所使用。本文著重

2、對這三個(gè)階段進(jìn)行了深入研究:
  在點(diǎn)云簡化階段,在詳細(xì)論述了已有方法的基礎(chǔ)上,本文采用基于非均勻網(wǎng)格和曲率相結(jié)合的方法對原始點(diǎn)云進(jìn)行精簡。首先對點(diǎn)云計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的曲率值,然后對點(diǎn)云進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)分,使得每個(gè)網(wǎng)格單元中點(diǎn)個(gè)數(shù)不大于某一閾值 M,再根據(jù)單元格中點(diǎn)曲率值的大小和單元格大小對其按照某一規(guī)則進(jìn)行精簡,使得曲率較大的區(qū)域保留較多的點(diǎn),并且不會在曲面平緩區(qū)域出現(xiàn)孔洞,對后續(xù)網(wǎng)格重建有很大好處。在網(wǎng)格生成階段,首先對點(diǎn)云生成覆蓋其原始

3、表面的自適應(yīng)球集合,然后計(jì)算球之間的相交性來生成三角形網(wǎng)格,通過控制生成球半徑的大小來控制網(wǎng)格的精度,生成不同精細(xì)程度的網(wǎng)格模型;同時(shí)還提出了一種基于頂點(diǎn)的區(qū)域擴(kuò)展方法,首先選擇一個(gè)種子頂點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展,形成圍繞此頂點(diǎn)的三角形環(huán)或三角形扇,同時(shí)將新頂點(diǎn)加入波前點(diǎn)鏈表中,然后依次從波前點(diǎn)鏈表中取出一點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展,形成三角形環(huán),直到波前點(diǎn)鏈表為空為止。此方法可以極大地降低網(wǎng)格三角形面的自交和孔洞的生成。在網(wǎng)格優(yōu)化階段,通過定義網(wǎng)格優(yōu)化元操作,每次

4、選擇具有網(wǎng)格最小形狀因子的網(wǎng)格元素對其執(zhí)行優(yōu)化操作,降低網(wǎng)格的復(fù)雜度,優(yōu)化網(wǎng)格質(zhì)量。最后在基于本文提出算法的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)點(diǎn)云的三維重建系統(tǒng),能對各種不同格式的點(diǎn)云進(jìn)行處理,具有較好的擴(kuò)展性。通過對不同點(diǎn)云模型的測試,驗(yàn)證了算法的可行性和有效性。
  基于上述方法開發(fā)的三維重建系統(tǒng)可以很好應(yīng)用在人體建模、物體建模等游戲場景開發(fā)中,能夠快速而準(zhǔn)確地完成由點(diǎn)云直接生成計(jì)算機(jī)模型。同時(shí)也能夠應(yīng)用在其他方面比如仿真、醫(yī)療、文物復(fù)原

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