图像重建｜结合插值细分和径向基函数的3维扫描数据孔洞修补

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论文基本信息

作者：潘翔,焦吾振,郑河荣,张三元

邮箱:  潘翔，E-mail:panx@zjut.edu.cn；

          郑河荣，E-mail:hailiang@zjut.edu.cn

单位：浙江工业大学计算机科学与技术学院, 杭州 310023

          浙江大学计算机科学与技术学院, 杭州 310012

引用格式：Pan X, Jiao W Z, Zheng H R, Zhang S Y . Combining interpolated subdivision and radial basis function for filling 3D scanning data[J]. Journal of Image and Graphics, 2018, 23(4): 564-571. [潘翔, 焦吾振, 郑河荣, 张三元. 结合插值细分和径向基函数的3维扫描数据孔洞修补[J]. 中国图象图形学报, 2018, 23(4): 564-571.]

DOI: 10.11834/jig.170371

点击网址阅读全文：

http://www.cjig.cn/html/jig/2018/4/weixin/20180411.html

研究亮点

1. 针对已有算法补洞会导致的边界突变问题,提出基于插值细分和基于径向基函数的孔洞修复算法；

2. 对有噪声孔洞边界进行拉普拉斯平滑预处理，通过快速重心插值细分孔洞（图1）；

3. 结合孔洞周围曲率信息，利用边界和法线约束点进行隐式曲面求解；

4. 利用求得的隐式曲面方程，梯度下降法调整孔洞插值点，获得平滑修补孔洞结果。

图1模拟孔洞插值(以六边形为例表示孔洞多边形) 边缘重心点(黑色) 收敛重心点(红色)

实验结果

在实验数据上采取两类数据，一类是学术界使用较为广泛的大卫、弥勒佛数据。另外一类是机械部件。采用国产Hscan330 三维扫描仪得到扫描数据。

😄   大卫头像中针对有明显曲率变化的部位进行孔洞修复，结果表明即使在有明显曲率变化的颈部可以达到令人满意的修补效果（图2）。

😄   弥勒佛数据细节更为丰富,补洞难度更大。算法在边缘曲率拟合程度也达到了令人满意的修补效果（图2）。

😄   对机械扫描工件进行了孔洞修补包括变速轮和手刹器。即使在有噪声干扰的情况下算法依旧可以达到满意的修补效果（图3）。

         图2 大卫、佛像模型孔洞修补

图3 工件模型孔洞修补

 图4 尖锐特征孔洞修补

专家点评

径向基函数隐式曲面表示的孔洞修补算法，存在隐式曲面对于散乱点噪声敏感、影响修复效果的问题。论文针对这一问题，综合已有方法，提出了一种孔洞修补技术。在孔洞修补方面取得一定技术实践方面成果，具有一定的应用价值。

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