基于面數據的空洞填補方法及系統技術方案

本發明專利技術適用于圖像處理技術領域，提供了一種基于面數據的空洞填補方法，所述方法包括：識別并提取三維數據模型的空洞邊緣；單獨提取每個空洞邊緣；將所述每個空洞邊緣進行三角化填補。優選的，本發明專利技術還可以刪除所述空洞異常的邊緣邊。此外，本發明專利技術還相應的提供一種基于面數據的空洞填補系統。借此，本發明專利技術能夠針對任意多個空洞，及具有任何復雜空洞邊緣的空洞進行填補。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及圖像處理
，尤其涉及一種基于面數據的空洞填補方法及系統。
技術介紹
面重建技術被廣泛應用于三維數字影像分析處理、CAD建模、電影動畫制作、游戲開發等方面。但是，在成像過程中或者物體點云掃描過程中，可能造成數據的缺失，又或者是因為面重建技術本身的缺陷，從而產生帶有空洞的不完整的面數據，這種帶空洞的數據不僅可能不符合實際中的物體幾何特征，更可能對以后面數據的處理(平滑，細化等)產生不良影響?，F有的一些商用軟件如Maya、3dMax等都集成有三維模型空洞填補功能，能夠自·動識別空洞并進行空洞填補。但是在三維空間中空洞的邊緣過于復雜，可能存在多個空洞邊緣共用一個點的情況，并且對于很多面數據，因為原來的數據質量問題或者是本身面重建技術的缺陷問題，很可能有異常的片元?，F有的空洞填補方案或者不能排除掉異常片元，或者不能從多個空洞邊緣中單獨提取每個空洞，最終導致空洞填補出錯；在三維空間中，空洞的邊緣可能呈現復雜的拓撲結構，空洞的邊緣可能并非處于一個相對平坦的曲面上，現有的空洞填補方案對于這種復雜的邊緣填補可能產生異常的填補面，填補面會可能自相交甚至導致執行程序崩潰。綜上可知，現有的空洞填補方法，在實際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。
技術實現思路
針對上述的缺陷，本專利技術的目的在于提供一種基于面數據的空洞填補方法及系統，能有效的填補三維數據模型的空洞。為了實現上述目的，本專利技術提供一種基于面數據的空洞填補方法，所述方法包括識別并提取三維數據模型的空洞邊緣；單獨提取每個空洞邊緣；將所述每個空洞邊緣進行三角化填補。根據本專利技術的基于面數據的空洞填補方法，所述識別并提取三維數據模型的空洞邊緣步驟包括掃描三維數據模型的面數據的點及其片元數據，獲取所述空洞邊緣的點和邊數據。根據本專利技術的基于面數據的空洞填補方法，所述方法還包括刪除所述空洞異常的邊緣邊。根據本專利技術的基于面數據的空洞填補方法，所述刪除所述空洞異常的邊緣邊步驟包括搜索空洞的邊緣點；刪除只被一條邊緣邊使用的邊緣點，同時將使用所述邊緣點的邊緣邊刪除。根據本專利技術的基于面數據的空洞填補方法，所述將所述每個空洞邊緣進行三角化填補的步驟包括設置權重函數，并根據所述權重函數連接所述空洞的邊緣點產生三角面片。根據本專利技術的基于面數據的空洞填補方法，所述權重函數的權重為三角面片的面積大??；或者 所述三角面片的面積大小加上三角面片與其它所構造的三角面片的二面角大小；或者所述三角面片的面積大小加上三角面片與其它所構造的三角面片的二面角大小再加上所形成的三角面片的最大的最小內角。本專利技術還提供一種基于面數據的空洞填補系統，包括識別模塊，用于識別并提取三維數據模型的空洞邊緣；提取模塊，用于單獨提取每個空洞邊緣；填補模塊，用于將所述每個空洞邊緣進行三角化填補。本專利技術還提供一種基于面數據的空洞填補系統，所述識別模塊包括掃描子模塊，用于掃描三維數據模型的面數據的點及其片元數據，獲取所述空洞邊緣的點和邊數據。本專利技術還提供一種基于面數據的空洞填補系統，所述系統還包括刪除模塊，用于刪除所述空洞異常的邊緣邊。本專利技術還提供一種基于面數據的空洞填補系統，所述刪除模塊包括搜索子模塊，用于搜索空洞的邊緣點；刪除子模塊，用于刪除只被一條邊緣邊使用的邊緣點，同時將使用所述邊緣點的邊緣邊刪除。本專利技術通過掃描三維數據模型的面數據的點及其片元數據，獲取所述空洞邊緣的點和邊數據，識別和提取到空洞邊緣，然后單獨提取出每個空洞邊緣，對每個所述每個空洞邊緣進行三角化填補，使之成為封閉的面數據模型。更好的是，本專利技術還可以刪除空洞異常的邊緣邊。借此,本專利技術能夠針對任意多個空洞,及具有任何復雜空洞邊緣的空洞進行填補。附圖說明圖I是本專利技術一實施例的空洞填補系統的結構示意圖；圖2是本專利技術另一實施例的空洞填補系統的結構示意圖；圖3A是本專利技術一實施例的具有空洞的三維數據模型的結構示意圖；圖3B是本專利技術另一實施例的具有空洞的三維數據模型的結構示意圖；圖4是本專利技術邊緣邊提取后的結構示意圖；圖5是本專利技術單獨提取邊緣邊后的結構示意圖；圖6A是圖3A所示實施例的三維數據模型填補后的結構示意圖；圖6B是圖3B所示實施例的三維數據模型填補后的結構示意圖7是本專利技術一實施例的空洞填補方法的流程圖。具體實施例方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。為便于理解本專利技術，在此將部分術語作如下說明。一個面數據是由一系列的三維頂點和由這些點構成的一系列片元所組成，片元是指一個小的三角形或四邊形等多邊形，這些片元是按一定順序的邊連接面數據中的某三個或四個或者多個頂點所組成的。共用一條邊的兩個片元成為相鄰片元，而在面數據中，如果一條邊只被一個片元所使用，那么這種邊稱為邊緣邊，邊緣點就是指構成邊緣邊的兩個端點。面數據中，空洞是由一系列的邊緣邊首尾相連構成的一個封閉的圈，這種封閉的圈在三維空間中可能任意的復雜。 參見圖I和圖2，本專利技術提供了一種基于面數據的空洞填補系統，其可以對三維數據模塊的空洞進行填補。該空洞填補系統100包括識別模塊10、提取模塊20、填補模塊30及刪除模塊40，具體的識別模塊10用于識別并提取三維數據模型的空洞邊緣。實際應用中的三維數據模型可能包括有若干空洞，識別模塊10具有一掃描子模塊11。結合圖3A 圖4，識別模塊10通過其掃描子模塊11掃描三維數據模型的面數據點和其片元數據，獲取到邊緣邊的點數據和邊數據，借此將所有的空洞邊緣都提取出來。提取模塊20用于單獨提取每個空洞邊緣。具體的，識別模塊10獲取的面數據空洞有任意多個，處理時還需要分別提取構造一個獨立空洞的邊緣邊。另外，在面重建過程中，可能產生一些異常的片元，這些片元的邊也產生邊緣邊。故在該處理過程中，本專利技術通過刪除模塊40消除異常邊緣邊，并通過提取模塊20單獨提取每個空洞邊緣信息，如圖5所示。前述已經說明，空洞是由一系列的邊緣邊首尾相連構成的一個封閉的圈。在一個封閉的圈中，任意一個邊緣點都被兩個以上的邊緣邊使用，也即是說在前述提取的邊緣邊中，邊緣點只被一條邊緣邊使用的點為異常的邊緣邊，需要被刪除。本專利技術實施例中具體的刪除過程如下搜索子模塊41搜索提取出的邊緣點；刪除子模塊42刪除只被一條邊緣邊使用的邊緣點，并且將該邊緣邊也刪除。然后搜索子模塊41繼續在剩余的邊緣點和邊緣邊中搜索，刪除只被一條邊緣邊使用的邊緣點和使用該點的邊緣邊，重復以上操作，直到所有的邊緣點都被兩條及兩條以上的邊緣邊使用。借此使剩下的邊緣邊都構成了一個或多個空洞邊緣(首尾相連的封閉圈)。實際應用中，面數據的空洞邊緣可能相互連接，一個空洞的邊緣可能與另外一個甚至多個空洞邊緣共用一個邊緣點，從而兩個甚至多個空洞邊緣相交在一起，因此，本專利技術在空洞填補前將每個空洞邊緣分離提取出來，單獨處理。具體的，在經刪除模塊40處理后獲得的空洞邊緣邊和點數據中，從任意一個邊緣點作為起始點開始，沿其中一條使用該邊緣點的邊緣邊往下搜索下一個邊緣點,在記錄中順次記錄搜索過的邊緣點，并且標記搜索過的邊緣邊，一直搜索到一個邊緣點，如果該邊緣點已經被記錄搜索過，則在記錄中從該邊緣點開始到記錄末尾，中間被記錄本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于面數據的空洞填補方法，其特征在于，所述方法包括：識別并提取三維數據模型的空洞邊緣；單獨提取每個空洞邊緣；將所述每個空洞邊緣進行三角化填補。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：葉建平，張吉帥，李恒，涂云霞，
申請(專利權)人：深圳市旭東數字醫學影像技術有限公司，
類型：發明
國別省市：