軟件所在保持拓撲的三維模型中值面簡化方法研究中取得進展

文章來源:  |  發布時間:2019-11-07  |  【打印】 【關閉

  

  近期,中國科學院软件所计算科学国家重点实验室王文成、侯飞团队提出了新的保持拓扑的三维模型中值面简化方法。相比于已有的中值面简化方法,新方法在几何近似质量、简化效率、保持拓扑等方面均有突出优势。相关成果以Topology Preserving Simplification of Medial Axes in 3D Models为题,发表于欧洲圖形学学会会刊Computer Graphics Forum, Vol 37, No. 7, 2019,并在环太平洋圖形学国际会议Pacific Graphics 2019上进行了口头报告。

  中值面是三維模型幾何與拓撲的一種重要描述子,在模型壓縮與近似、動畫與形變、檢索與識別等方面都有廣泛應用前景。但是中值面對噪聲的不穩定性使得對其進行化簡十分必要。已有的簡化方法具有各種各樣的缺陷,或者簡化質量不高,或者無法保持拓撲,或者依賴于耗時的拓撲檢查步驟來保持拓撲(如圖1)。

  團隊觀察到邊折疊簡化中值面過程中拓撲改變的原因,並基于此提出了一個簡單易行的拓撲檢查策略,能在簡化過程中有效規避拓撲改變。同時,由于邊折疊操作的局部性質,團隊證明了只有在模型孔洞周圍才有需要進行拓撲檢查。因此,如圖2,團隊基于投影提取出模型孔洞周圍的關鍵區域,並將拓撲檢查限制在關鍵區域上,避免了大量不必要的計算。此外,爲了進一步減小拓撲檢查對算法效率的拖累,團隊提出了一個有效的並行邊折疊簡化框架。新方法繼承了邊折疊簡化幾何近似質量高的優點,同時還能保持拓撲,且具有較高的計算效率。

  該研究不僅在三維模型的中值面簡化上具有重要意義,而且爲中值面的進一步廣泛應用提供了基礎。相關工作得到了國家自然科學基金項目的資助。

    論文链接:Topology Preserving Simplification of Medial Axes in 3D Models

   

  1:中值面簡化和已有方法的對比。(a) 原始模型。(b)初始中值面。(c)-(d)不同參數sScale Axis Transform方法化簡中值面。

(e)-(f)我們方法化簡的中值面。#v表示頂點數,#genus表示虧格。 

  2:基于投影提取孔洞周圍的關鍵區域。(a)-(b)6个角度投影得到深度圖。(b)-(c)檢測深度變化大的像素,作爲孔洞邊界。

(c)-(d)標記對應三維點爲孔洞周圍關鍵區域。