[发明专利]基于启发式包络侵蚀的三维建筑物模型自动修复方法

权利要求书

1.一种基于启发式包络侵蚀的三维建筑物模型自动修复方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、对输入的三维建筑物模型进行几何剖分，保证图元的拓扑正确性；

步骤2、对剖分后的三维建筑物模型进行约束的四面体剖分，实现对三维模型的空间的完整表达；

步骤3、提取三维模型空间的边界四面体，设计对四面体的逐步侵蚀和保持算法；

步骤4、设计启发式侵蚀策略以及对四面体侵蚀的正确性约束；

步骤5、实现对侵蚀结果四面体的边界提取以及对语义信息的保持和修复。

2.如权利要求1所述的基于启发式包络侵蚀的三维建筑物模型自动修复方法，其特征在于，所述步骤1，具体包括如下步骤：

a)输入模型几何；

b)三维模型三角化；

c)三维模型相交面片剖分；

d)三维模型的三角形形态优化。

3.如权利要求2所述的基于启发式包络侵蚀的三维建筑物模型自动修复方法，其特征在于，所述三维模型三角化，该过程为对输入模型中的多边形面片进行遍历，分为以下三种情况进行处理：

步骤1.1.1，如果原始模型面片为三角形，那么保留该面片；

步骤1.1.2，如果原始模型面片为四边形，则相连最近的对角点将四边形剖分为两个三角形；

步骤1.1.3，如果原始模型面片为凸多边形，则将多边形利用OpenGL中的GLUtesselator进行快速三角形剖分；

步骤1.1.4，如果原始模型面片为凹多边形，则对多边形利用第三方Triangle库进行Delaunay三角剖分。

4.如权利要求1所述的基于启发式包络侵蚀的三维建筑物模型自动修复方法，其特征在于，在构建约束四面体剖分之后，剖分结果的表面即为原始模型的凸包，成为包络，为此，

使用步骤3四面体侵蚀方法对包络进行收缩；在此过程中，每次从位于包络上的边界四面体选择一个最优的对象作为侵蚀的候选对象；

然后由步骤4测试该候选四面体的侵蚀正确性；如测试通过，则设计侵蚀方法对该候选四面体进行侵蚀，该方法将候选四面体以及其在包络上的三角形进行删除，并将新暴露在包络边界上的四面体标识为表面四面体；如候选四面体的侵蚀正确性测试不通过，则设计四面体保留方法，将该候选四面体的所有成员三角形标注为新增锚三角形；之后重复上述过程，直到三维模型的包络中无法找到候选四面体，则方法终止。

5.如权利要求4所述的基于启发式包络侵蚀的三维建筑物模型自动修复方法，其特征在于，

为保证四面体侵蚀能够实现三维建筑物模型的自动修复，提出步骤4，启发式的侵蚀算法和侵蚀过程中的拓扑和几何的正确性约束：

步骤4.1侵蚀启发式策略

启发式的侵蚀算法通过对三维模型候选四面体的侵蚀特性评价，进行由高到低的排序从而获得优化的侵蚀顺序，其中，

自由度定义为候选四面体的4个成员三角形中位于包络中的三角形的个数(最大为3，最小为1)；

包络面积被定义为候选四面体中位于包络中的三角形的面积之和；

然后将所有位于包络上的四面体根据先按照包络面积，后按照自由度进行自大到小的排序；

从而选择出候选四面体；

步骤4.2侵蚀拓扑正确性约束

步骤4.2.1，对候选四面体中的成员锚三角形进行测试：如存在一个锚三角形仅与该候选四面体关联，那么在侵蚀后该锚三角形必为悬挂面；因此拓扑测试失败，对当前候选四面体进行保留；

步骤4.2.2，对候选四面体中位于包络表面，但非关联于包络表面三角形的成员边进行测试，该测试需遍历该边所关联的所有四面体：如该边与两个不相邻的包含锚三角形的四面体关联，则侵蚀候选四面体将导致该边成为非流形边，则此时对该四面体进行保留；

步骤4.2.3，对候选四面体中位于包络表面，但非关联于包络表面三角形的成员顶点进行测试，该测试需要遍历该顶点所关联的所有四面体，如从当前四面体出发无法找到一条不跨越锚三角形的连续的侵蚀操作，到达该点所关联的包络上的三角形，则侵蚀候选四面体将导致该顶点成为非流形顶点；则此时对该四面体进行保留；

步骤4.3，侵蚀几何正确性约束

步骤4.3.1，在侵蚀过程中，对候选四面体表面三角形的共面邻接三角形进行搜索，如发现共面三角形中包含洞，即由共面的锚三角形包围的共面普通三角形，则将这些普通三角形标注为新增锚三角形；

步骤4.3.2，在侵蚀过程中，如果发现病态的三角形，则采用步骤1.3对其局部进行优化。