基于曲率特征的交互式三维模型对称性检测技术

作     者：王东旭 

作者单位：湘潭大学 

学位级别：硕士

导师姓名：石跃祥

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 

主      题：三维模型处理 对称性检测 曲率特征 对称变换 

摘      要：在当今现代化社会中，三维数据显示和处理相关的技术和产品已经逐步的渗透进人们的生活和工作中。从三维虚拟城市的数据采集及建造、建筑设计中的三维建筑模拟以及游戏中虚拟世界的建模，到一些儿童玩具的设计制造、古董数字化等，都需要利用CAD技术在计算机中设计或建立三维模型。这些大量的三维模型数据需要进行编辑及处理，耗费人们巨大的劳动力。目前的三维模型编辑工具往往过多的依赖用户交互，并没有充分利用从三维模型数据本身的特性来提高用户的编辑效率。因此，对于编辑那些数据冗余较为严重、重复部分较多的三维模型，效率往往是非常低下的。 本文针对这类问题，提出了一种高效的抽取模型自身对称性的方法，可以用来成倍的提升高冗余度三维模型编辑操作的效率。本文基于传统的对称性检测方法，但是通过引入曲率特征分析以及用户交互方法，使得本文方法在保证对称表面抽取质量的前提下，整体的抽取效率有显著的提升。本文方法的主要工作如下： 1.通过引入模型表面的曲率特征，并使用形态学算子计算得到模型表面的褶皱线特征，以具有不变性的褶皱线作为对称性抽取分析的源数据，这样，在褶皱线上提取出的采样点的质量提高了，并使整体采样点数量减少了很多，不但能够保证对称表面的抽取质量，而且还使得对称变换抽取的计算效率得到了提升，有效的提高了整个算法的时间效率。通过实验表明，本文基于曲率特征的对称性检测方法相对于传统方法，时间效率上可以提升一倍以上。 2.本文提出了一种交互式的对称性检测方法，能够把用户交互结合进对称性检测流程框架中，让用户可以使用少量的交互操作来指导整个算法流程。本文方法借助用户标记的小范围对称表面，利用这些标记数据的高质量、数据量少的特性，来加速和优化对称性检测算法。通过实验可以证明，本文的交互式的对称性检测方法不但较以往方法更加快速便捷，而且能够更加精确的找出模型上较小部分的对称变换及其对应的对称表面，使得本文方法更加精准和更具灵活性。