曲面三角网格模型顶点法矢计算与交互式分割

本文给出一种三角网格模型顶点法矢计算公式,该公式采用网格模型中三角片面积与顶角角度综合加权,其计算精度高于现有的面积加权计算方法．另外,本文还提出了一种简便灵活的任意拓扑曲面三角网格模型交互式分割方法．利用该方法,可有效地将任意拓扑三角网格模型分割为几个与盘形拓扑同胚的区域,为后续处理提供方便。     

基于同心球面分割的三维模型检索方法

为降低三维模型检索的时间复杂度．提出一种基于同心球面分割的三维模型检索方法。通过预处理、设置同心球半径、模型分割,提取特征向量,对提取的特征向量做相似性匹配,计算特征比较值,得到检索结果。对比实验表明,该方法可以在较短的响应时间获得较优的检索性能。     

一种基于部件空间分布的三维模型检索方法

三维形状分析是三维模型检索的关键问题.提出一种基于三维模型部件空间分布的形状特征描述方法.此方法的主要思想是依据认知心理学的理论,在描述对象形状时强调它的结构属性.首先将三维模型分割为若干个组成部件,每个部件用一个曲面片表示,然后采用曲面片的质心位置、面积占总面积的百分比的组合作为部件特征,最后将满足指定条件的部件特征的集合作为三维模型的形状特征.基于这一特征表示,给出了一种三维模型检索方法.该方法具有受模型精度和连通性影响较小、相似性度量的计算速度较快的优点.实验结果验证了该检索方法的有效性.     

一种基于交互式分割的部分模型检索方法

如何在三维模型库中,从相似或不同种类的模型中得到模型的局部匹配,实现部分模型的检索,已经成为一个具有挑战性的研究工作.目前,基于特征统计的方法虽实现较好的检索结果,但是不满足局部匹配,因而无法实现部分模型的检索;基于骨架提取和Reeb图的方法,虽满足局部的匹配,但是对三维模型的结构要求比较严格.为此,提出基于交互式分割的部分模型检索方法.首先采用交互式的分割方法,得到满足用户需求的部分模型,然后对于部分模型,利用形状分布方法提取部分模型的形状特征,利用PDF-L1标准得到部分模型的匹配度,从而实现部分模型的检索.实验结果表明,可得到较好的检索结果.     

一种基于模型分割的三维人体骨架提取方法

针对当前三维骨架提取方法复杂度较高、提取结果不够准确,以及专门针对人体模型的方法较少等问题,提出一种基于模型分割的三维人体骨架提取方法。首先,根据模型顶点与末端特征点的最小测地距离将模型分割;然后由归一化的测地距离函数确定模型各顶点所属拓扑层次;接着在模型分割的基础上依据拓扑层次提取出原始骨架点;最后经过微调,将各骨架点按照拓扑关系连接得到较为精确的人体骨架。实验结果表明,该方法有效降低了骨架提取算法的复杂度,且对不同姿势的人体模型均可获得较为准确的提取结果。     

一种基于特征线的曲面网格分割方法

各类网格分割法将曲面网格进行分割后,各子网格区域之间的交界线便可以作为曲面网格的封闭特征线。相反,如果根据网格模型的几何、拓扑特征,确定了网格模型的封闭特征线后,网格曲面便被这些特征线分割开来。为此,从曲面网格封闭特征线的角度出发,提出一种基于特征线的曲面网格分割方法。实验验证了该方法的可行性和有效性。     

三维网格模型的分割及应用技术综述

对三维网格模型分割的定义、分类和应用情况做了简要回顾,介绍并评价了几种典型的网格模型分割算法,如分水岭算法、基于拓扑和几何信息的分割算法等;同时,对网格分割在几种典型应用中的研究工作进行了分类介绍和评价．最后对三维分割技术今后的发展方向做出展望．     

一种基于模糊连接度和维诺图的混合分割方法

介绍一种可用于医学图像处理的、集成了模糊连接度和维诺图分类算法的混合分割方法。首先采用模糊连接度算法对指定图像区域进行过滤处理形成组织样本数据,这些输出数据将作为维诺图分类算法的输入数据和分类标准,然后通过维诺图分类算法对其进行迭代处理直至形成近似的图像区域边界。最终的输出值为一组分割后的三维图像数据,可以采用体绘制方法形成三维图像分割结果,也可用于进一步的图像处理。和其他医学图像分割方法相比,这种混合分割方法集成了基于区域和基于边界两种不同的分割方法,兼具两者的优点,通过两种分割方法的协同工作,提高了图像分割的精度,适用于复杂图像的分割处理。在医学图像计算机辅助诊断系统中集成了这一方法并取得了良好的实际应用效果。     

基于图模型与注意力机制的室外场景点云分割模型

针对在多对象且空间拓扑关系复杂的室外场景环境中相似地类区分难的问题，提出一种结合图模型与注意力机制模块的A-Edge-SPG(Attention-EdgeConv SuperPoint Graph)图神经网络。首先，利用图割和几何特征结合的方法对超点进行分割；其次，在超点内部构造局部邻接图，从而在捕获场景中点云的上下文信息的同时利用注意力机制模块凸显关键信息；最后，构建超点图（SPG）模型，并采用门控循环单元（GRU）聚合超点和超边特征，实现对不同地类点云间的精确分割。在Semantic3D数据集上对A-Edge-SPG模型和SPG-Net(SPG neural Network)模型的语义分割效果进行比较分析。实验结果表明，相较于SPG模型，A-Edge-SPG模型在总体分割精度（OA）、平均交并比（mIoU）和平均精度均值（mAA）上分别提升了1.8、5.1和2.8个百分点，并且在高植被、矮植被等相似地类的分割精度上取得了明显的提升，改善了相似地类间语义分割的效果。     

基于层次结构的 3D 室内场景结构重组

室内场景，连同建筑和植物，是构成人类生存环境的三大重要因素。但是，目前可获取的三维室内场景并不像 人们期望的那样是经过了合理性语义层面上的分割，而是存在着大量的拓扑结构上的错误。这些拓扑错误是由模型重用 产生的碎片以及模型转换中导致的信息缺失等因素造成的。本文通过考虑拓扑结构关系(支撑关系和主次关系)以及几何 关系(对称、对齐、相交、连接等)，循环迭代地利用图割方法，构建了一个具有层次结构的场景树。该层次结构树对场 景进行了层级的重整，用户可以根据需要得到不同细节层次上的有意义的语义分割，从而纠正了原有模型拓扑结构上的 错误，为进一步的场景编辑提供了便利。     

网格分割的3维网格模型非盲水印算法

目的 信息技术的发展使得面向3维模型版权保护的问题越来越突出,提出一种新的基于网格分割的3维网格模型非盲水印算法。方法 首先使用基于形状直径函数的网格分割算法对3维网格模型进行有意义的网格分割,然后计算每个分块的鲁棒重心并以此为中心将模型由直角坐标系转换到球面坐标系,最后通过调制每个顶点范数的分布来嵌入水印,在水印检测阶段使用非盲检测的方法提取水印。结果 针对目前基于网格分块的水印算法的网格分割不一致以及对分割边界依赖性过强等问题,引入基于形状直径函数的网格分割算法并在重对齐、重采样过程中加入待检测模型与原始模型分块匹配过程以保证网格分割的一致性,并且选取分块的顶点范数的分布作为水印嵌入基元,使得算法能够有效地减弱对分割边界的依赖性。结论 实验结果表明,该算法可以有效抵抗平移、旋转、缩放、噪声、细分、简化、剪切等常见的攻击以及多种攻击的联合攻击。     

三次B样条插值的网格拼接和融合

目的 网格模型的拼接和融合是3维模型编辑的一个重要方面。为了提高3维模型之间拼接曲面的精度和效率,提出一种基于三次均匀B样条曲线曲面的网格融合方法。方法 首先,利用协变分析和数据驱动方法在目标模型上选定融合区域、确定要融合模型的大小及方向;其次,根据选定的3维网格模型,确定待拼接区域的边界,识别并记录边界点集,利用三次B样条插值边界点集;然后,对边界曲线进行双三次B样条曲面插值得到拼接区域连续曲面,并以此作为两模型拼接时的过渡面;最后,对拼接区域重采样,并对其三角化,以实现网格模型的无缝光滑拼接和融合。结果 为了验证本文方法对3维模型拼接的有效性,选取4组不同的模型,分别对其使用本文提出的融合拼接方法进行实验,对前两组模型的拼接效果进行了对比试验,实验结果表明,本文方法可以达到很好的拼接效果,对于融合区域以外的部分能够保持源模型的细节特征,拼接部分的过渡区域光顺平滑,拼接后的模型完整性佳。在运行时间相差0.05 s内,与数据驱动的建模方法相比,本文方法可以处理的节点数至少多2 000个,面片数至少多5 000个。结论 本文方法能够适用于具有任何边界的模型,在选取模型时,对于模型的形状、大小、拓扑结构等的要求较低,适用于新模型的快速建造,因此,该算法可应用于医学、商业广告、动画娱乐以及几何建模和制造等较为广阔的应用领域。     

基于整数中轴骨架的3维模型检索算法

针对3维模型检索算法性能较低的问题,提出了一种基于整数中轴骨架的3维模型检索算法。在对3维模型进行姿态调整和各向同向性预处理后,提取模型的整数中轴骨架,并记录每个骨架点相应的几何信息,对提取的骨架按不同的空间区域划分,形成模型骨架二叉树。为了能够描述骨架二叉树的不同节点对模型整体相似性匹配的影响程度,为每个节点定义一个特征权值,其大小由该节点对应的骨架区域大小所决定。最后,采用由粗到细逐步淘汰的策略计算不同模型的相似度。对一个标准3维模型测试数据库的检索实验结果表明,由于将模型的拓扑结构和统计特征相结合,该算法可以得到较好的检索性能。     

基于中轴表达的三维模型轮廓提取方法

三维网格模型的轮廓信息在网格检索、网格简化、网格重建中有着广泛应用。现有的轮廓提取方法较为复杂,需要分析和过滤网格模型的几何特征,计算量大且有时无法生成完整的轮廓信息。近年来,三维模型的中轴表达研究趋于成熟,在表达模型几何拓扑关系上有独特的优势。因此,提出了一种基于中轴表达的三维模型轮廓提取方法：首先提取三维模型的中轴表达信息,将中轴角点投影到三维模型表面;然后根据每个区域的拓扑关系选择适合的角点连接关系,将投影点连接形成模型区域轮廓;再针对投影过程中产生的误差进行分析和纠正;最后合并区域轮廓得到三维模型的完整轮廓。通过对多个模型数据库中代表性的三维网格模型进行实验和重建误 差比较,该方法的平均重建质量较现有方法约有 10%的提升,在重建质量和轮廓信息完整度方面优于现有方法。     

保特征的联合滤波网格去噪算法

目的 在去噪的过程中保持网格模型的特征结构是网格去噪领域研究的热点问题。为了能够在去噪中保持模型特征,本文提出一种基于变分形状近似（VSA）分割算法的保特征网格去噪算法。方法 引入变分形状近似分割算法分析并提取噪声网格模型的几何特征,分3步进行去噪。第1步使用变分形状近似算法对网格进行分割,对模型进行分块降噪预处理。第2步通过分析变分形状近似算法提取分割边界中的特征信息,将网格划分为特征区域与非特征区域。对两个区域用不同的滤波器联合滤波面法向量。第3步根据滤波后的面法向量,使用非迭代的网格顶点更新方法更新顶点位置。结果 相较于现有全局去噪方法,本文方法可以很好地保持网格模型的特征,引入的降噪预处理对于非均匀网格的拓扑结构保持有着很好的效果。通过对含有不同程度高斯噪声的网格模型进行实验表明,本文算法无论在直观上还是定量分析的结果都相较于对比的方法有着更好的去噪效果,实验中与对比算法相比去噪效果提升15%。结论 与现有的网格去噪算法对比,实验结果表明本文算法在中等高斯噪声下更加鲁棒,对常见模型有着比较好的去噪效果,能更好地处理不均匀采样的网格模型,恢复模型原有的特征信息和拓扑结构。     

基于边界特征的三维模型分割

点云分割是三维模型检索、分类及重建的基础,为解决点云分割算法存在鲁棒性差、过分割和欠分割问题,提出一种基于边界特征的点云模型分割算法。将点云模型过分割为弱凸区域,利用巴氏距离判断相邻区域的相似性进行区域合并,采用改进的形状直径函数进行最终合并。由主流评价方法及实验证明,大多数模型可以取得良好的分割效果。     

Partitioning 3D surface meshes using watershed segmentation

This paper describes a method for partitioning 3D surface meshes into useful segments. The proposed method generalizes morphological watersheds, an image segmentation technique, to 3D surfaces. This surface segmentation uses the total curvature of the surface as an indication of region boundaries. The surface is segmented into patches, where each patch has a relatively consistent curvature throughout, and is bounded by areas of higher, or drastically different, curvature. This algorithm has applications for a variety of important problems in visualization and geometrical modeling including 3D feature extraction, mesh reduction, texture mapping 3D surfaces, and computer aided design     

Part‐Based Mesh Segmentation: A Survey

This paper surveys mesh segmentation techniques and algorithms, with a focus on part‐based segmentation, that is, segmentation that divides a mesh (featuring a 3D object) into meaningful parts. Part‐based segmentation applies to a single object and also to a family of objects (i.e. co‐segmentation). However, we shall not address here chart‐based segmentation, though some mesh co‐segmentation methods employ such chart‐based segmentation in the initial step of their pipeline. Finally, the taxonomy proposed in this paper is new in the sense that one classifies each segmentation algorithm regarding the dimension (i.e. 1D, 2D and 3D) of the representation of object parts. The leading idea behind this survey is to identify the properties and limitations of the state‐of‐the‐art algorithms to shed light on the challenges for future work.