[发明专利]几何模型全频细节修复方法

说明书

本发明所述的几何模型全频细节修复方法，基于自适应分解以保持几何模型原有细节的修复方法，以有效地对模型表面缺失的几何细节信息进行迁移修复，从而解决边界对齐过程复杂及模型失真的问题。包括有以下步骤，步骤(1)几何模型全频细节分解阶段，以平均曲率作为三角网格模型的自适应分解的输入信号，对此信号进行分解，得到包括一组内蕴模态函数和信号余量的全频几何细节信息；步骤(2)补丁模型最优匹配阶段；步骤(3)、几何结构信息传递和模型全频修复阶段，根据步骤(2)得到的匹配结果，将步骤(1)得到全频几何细节信息，由相似性补丁迁移至目标补丁；针对每个信号进行网格模型的重建，得到不同的几何细节修复结果，从而使模型可编辑。

技术领域

本发明涉及一种数据驱动的几何模型全频细节修复方法，属于网格模型数据处理与模型修复的技术领域。

背景技术

对于文物等高还原度的建模基本是依靠三维扫描来完成，但是扫描的三维模型经常会出现破损面，所以越来越多的针对模型几何细节保持的修复算法被提出。

目前主要方法包括有基于体素的、基于纹理合成的、以及基于模板库的方法等。模型修复是一个不适定性的问题，因为多数方法在特定模型情形下，可以获得比较好的修复效果，但并不能保证适用于其他情形。比如针对一些比较小的空洞，能达到很好的修复效果，但是不能很好地修复包含丰富几何细节信息、面积较大的孔洞。

近几年来，越来越多的基于相似性度量模型修复方法涌现出来，其核心思想就是定义一个有效的补丁描述子，然后根据该描述子来寻找与孔洞区域最相似的完整区域的补丁，通过复制模型其他区域或者相似模型的补丁来补洞。

基于相似性度量的几何细节保持的模型修复方法，主要是通过复制已有区域至孔洞区域，来达到修复的目的，同时也保证了几何细节的修复。但是，正是因为复制粘贴的操作，提高了计算复杂度，降低了时间效率。因为在将相似性区域粘贴至孔洞目标区域时，需要进行二者的边界对齐。首先，寻找对齐所需的点与点之间的对应关系很难定义；其次，在对齐时，必然要进行网格模型的变形，这并不是想要的结果，所期望的目标是在修复的过程中尽量降低修复带来的对已有模型区域的影响。因此，如何寻找到一种降低模型变形度的对齐方式、且完全避免变形，成为当前急需解决的技术课题。

此外，几何细节保持的模型修复算法在考古、3D打印、实物制造、模具缺陷检测与快速化修复等诸多领域有着重要的作用，并且也得到了广泛的应用，具有广阔的应用前景和巨大的市场价值。然而，目前对几何细节保持的模型修复方法的研究还面临诸多挑战，例如上述提到的孔洞边界对齐过程的复杂以及对齐过程引起的模型变形失真。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述的几何模型全频细节修复方法，其目的在于解决上述现有技术存在的问题而基于自适应分解以保持几何模型原有细节的修复方法，以有效地对模型表面缺失的几何细节信息进行迁移修复，从而解决边界对齐过程复杂及模型失真的问题。

为实现上述发明目的，所述的几何模型全频细节修复方法包括有以下实施步骤：

步骤(1)几何模型全频细节分解阶段，以平均曲率作为三角网格模型的自适应分解的输入信号，对此信号进行分解，得到包括一组内蕴模态函数IMFs(Intrinsic ModeFunctions，简称IMFs)和信号余量(residue)的全频几何细节信息；

步骤(2)补丁模型最优匹配阶段，基于模型破损区域临近结构特征，以不同时间时域内的各向异性热传递关系权重值确定的全频特征进行模型匹配；通过定义模型破损区域临近结构特征相关的统计学信息描述子，将各向异性描述子由顶点描述子延伸到补丁的描述子，有效地查找与目标补丁最匹配的相似性补丁，并保存匹配结果；