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三维激光扫描系统中曲面空洞的识别与修复

吕源治 孙强 毕国玲

吕源治, 孙强, 毕国玲. 三维激光扫描系统中曲面空洞的识别与修复[J]. 中国光学(中英文), 2016, 9(1): 114-121. doi: 10.3788/CO.20160901.0114
引用本文: 吕源治, 孙强, 毕国玲. 三维激光扫描系统中曲面空洞的识别与修复[J]. 中国光学(中英文), 2016, 9(1): 114-121. doi: 10.3788/CO.20160901.0114
LYU Yuan-zhi, SUN Qiang, BI Guo-ling. Recognition and repairing of surface hole in three dimensional laser scanning system[J]. Chinese Optics, 2016, 9(1): 114-121. doi: 10.3788/CO.20160901.0114
Citation: LYU Yuan-zhi, SUN Qiang, BI Guo-ling. Recognition and repairing of surface hole in three dimensional laser scanning system[J]. Chinese Optics, 2016, 9(1): 114-121. doi: 10.3788/CO.20160901.0114

三维激光扫描系统中曲面空洞的识别与修复

doi: 10.3788/CO.20160901.0114
基金项目: 国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(No.2013AA03A116);国家重大科学仪器设备开发资助专项(No.2013YQ14051702);长春市科技局重大科技攻关计划资助项目(No.14KG011)
详细信息
    通讯作者:

    吕源治(1986-),男,黑龙江齐齐哈尔人,博士,助理研究员,2014年于吉林大学获得博士学位,主要从事立体图像采集、处理、编码与显示等方面的研究。E-mail:lyuyuanzhi@163.com

  • 中图分类号: TP391

Recognition and repairing of surface hole in three dimensional laser scanning system

  • 摘要: 为了解决三维激光扫描系统中重构曲面存在的空洞问题,提出了基于Floyd最短路径选择算法的空洞识别与修复方法。该方法对三维曲面中所有可能构成空洞的边界点进行逐个处理,采用树搜索算法获得与处理点直接或间接相连的边界点;将搜索到的边界点作为路径选择的节点,将连接节点的边界边作为路径选择的边并根据节点的搜索级别设置边的长度。当新搜索到的边界点与已搜索点发生重复时,首先,利用Floyd算法处理距离矩阵和路由矩阵找到空洞端点;然后,根据重复点与空洞端点生成空洞边集,最后,采用波前法对空洞边集进行处理。实验结果表明:本文所提方法能够准确识别连接有孤立边的空洞以及两个相邻空洞的特殊空洞结构,与传统方法相比,该方法具有更强的通用性和鲁棒性,空洞修复数量与两个传统方法相比分别提高了54.1%和21.3%。

     

  • 图 1  基于Floyd算法的空洞识别流程图

    Figure 1.  Flow chart of Floyd-based hole-recognition algorithm

    图 2  空洞识别示意图

    Figure 2.  Sketch map of hole-recognition

    图 3  距离矩阵W、路由矩阵R以及搜索点集P更新过程

    Figure 3.  Renewal process of distance matrix W,routing matrix R and search points set P

    图 4  波前法空洞修复示意图

    Figure 4.  Sketch map of hole-repairing with wave-front method

    图 5  连接有孤立边的空洞处理结果

    Figure 5.  Processing results of the hole with an isolated boundary

    图 6  两个相邻空洞处理结果

    Figure 6.  Processing results of two adjacent holes

    图 7  空洞修复效果对比

    Figure 7.  Comparison of the hole-repairing results

    表  1  原始曲面与修复后曲面参数

    Table  1.   Parameters of the original surface and the repaired surfaces

    边数量三角形数量修复空洞数量
    原始曲面20 58113 3110
    文献[12]修复曲面20 96513 73237
    文献[13]修复曲面20 95713 78047
    本文方法修复曲面20 99713 78457
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-09-24
  • 录用日期:  2015-10-19
  • 刊出日期:  2016-01-25

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