三維時序點雲模型的表面平滑與特徵增強技術研究

《三維時序點雲模型的表面平滑與特徵增強技術研究》是依託湖北大學，由廖斌擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：三維時序點雲模型的表面平滑與特徵增強技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：廖斌
• 依託單位：湖北大學

項目摘要

三維時序點雲模型主要是通過高速三維掃描設備採集運動變形物體表面獲取的。由於受掃描設備物理特性、掃描環境、光照等因素的影響, 得到的隨時間連續演化的採樣數據不可避免地會受到各種噪聲的污染。需要對原始採集數據利用表面平滑與特徵增強等方法進行處理得到普適性更好的三維時序點雲模型。原始採集數據固有的採樣缺失、各幀之間無時空對應、數據量大等諸多問題，給處理帶來了巨大的挑戰。本項目的研究內容包括三維時序點雲模型的保特徵快速表面平滑、三維時序點雲模型的快速多層特徵分割、三維時序點雲模型的多尺度特徵增強等技術。這些都是獲取高質量三維時序點雲模型的關鍵研究領域，也是三維時序點雲模型編輯造型等幾何處理的重要基礎研究領域。本項目為以上研究內容提供了可行的研究方案，初步構建一個強壯的三維時序點雲模型處理工具。

結題摘要

三維時序點雲模型的表面平滑與特徵增強技術在虛擬現實、遊戲、影視、產品設計和科學計算可視化等領域有著廣泛的套用前景。受掃描設備物理特性、掃描環境、光照等因素的影響，如何實現複雜而多變的三維時序點雲模型精確魯棒的表面平滑與特徵增強成為國際前沿科學問題。本項目在以下三個方面進行研究，並取得創新性成果。（1）三維時序點雲模型的保特徵快速表面平滑。設計一個保特徵局部最佳化投影運算元，將給定的點集均勻地投影到三維時序點雲模型上，獲取其逼近的幾何曲面，有效解決三維時序點雲模型的降噪問題。該運算元沿著模型的運動變形軌跡自適應的計算，實現平滑結果幀與幀之間的時間域上的連貫性，並且投影點分布相對均勻。（2）三維時序點雲模型的快速多層特徵分割。計算三維時序點雲模型的幀間匹配信息，並將這些信息用以引導三維時序點雲模型的聚類分割，獲得時間一致性的多層分割結果。該過程不依賴於任何拓撲連線關係，能夠精確地計算出幾何特徵的邊界。（3）三維時序點雲模型的多尺度特徵增強。利用多尺度分解運算元對幾何模型進行累進的濾波，計算其多尺度保特徵的曲面，構成一個多級的幾何序列。通過細節抽取運算元計算出細節係數作為三維時序點雲模型的多尺度幾何細節。採用一種基於加權的自適應增強算法，通過對不同尺度的幾何細節進行自適應的加權求和，獲得增強的幾何細節層。將這些增強的細節層與基曲面層進行重組，構建出一個特徵增強的三維時序點雲模型。該項目進展順利，達到預期目標，從三維時序點雲模型的表面平滑到特徵增強的理論與關鍵技術均獲得了創新性成果。