专利名称：：基于分片的特征敏感的曲面重建方法
技术领域：
：本发明涉及计算机图形学领域，具体涉及基于无向散乱数据点集的曲面重建方法。
背景技术：
：从散乱数据点重建曲面在逆向工程、计算机图形学、计算机视觉等众多领域都有着广泛的应用。尽管存在的少数特征敏感的网格化算法可以较好地恢复曲面上的特征，但这些算法都要求数据点集是有向的，即每个数据点包含准确的法矢量信息。其他的算法都假设潜在的曲面是处处光滑的，导致结果网格曲面丢失了有用的尖锐特征，甚至不能生成正确的流形曲面网格。因而，一些预处理或后处理技术被用来恢复尖锐特征，使得针对多边形模型或点云模型开发快速和准确的特征检测技术成为当前的研究热点之一。但是对于多边形模型和点云模型，尖锐特征的检测仍是一个难题。在曲面重建算法中，通过不断地在网格的边界生成新三角形的基于边界推进的重建技术具有简单、高效、易于处理带边界曲面的优点。然而也像大多数算法一样，难以处理具有欠采样或含尖锐特征的数据点集。申请号为200710041295.7的专利《基于自适应平坦度将无序点云转换为三角网格的系统及方法》公开的算法尽管一定程度上可以改善包含尖锐特征的重构网格质量，但不能产生较高质量的网格且对含尖锐特征或欠采样的数据点集，很难产生有效的流形曲面网格从而导致坏的曲面网格，因此算法不够健壮。JENKE等人JENKEP.，WANDM.，STRASSERW.:Patch_graphreconstructionforpiecewisesmoothsurfaces[C].InProc.Vision,ModelingandVisualization,2008:3_12.米用基于片图的边界推进算法可以有效地生成高质量的曲面网格，该算法基于MLS(Movingleastsurface，移动最小二乘)投影操作，在边界和欠采样处不能产生正确的投影，因此也不够健壮。同时基于MLS的重建属于曲面逼近，对于CAD等高精度应用场合来说，基于插值的曲面重建更能产生高质量的曲面。发明的内容针对现有曲面重建算法的上述缺点，申请人经过研究改进，提供另一种基于分片的特征敏感的曲面重建算法可以有效地克服上述缺点，不仅避免了欠采样和尖锐特征给重建算法带来的困难，也有效地避免了边界推进算法中为了保证拓扑完整的复杂数学测试如三角形相交检测，同时有效地检测并恢复出采样中丢失的尖锐特征。本发明的技术方案如下—种基于分片的特征敏感的曲面重建方法，包括以下步骤1)分片重建通过多个分片重建过程对潜在曲面的光滑区域进行网格化，每个分片重建过程分为如下三步A.分片光滑扩展确定每个分片的种子三角化区域，从种子三角化区域的边界边开始，按照张角优先的次序对边界边进行三角形扩展直到所有边界边的光滑值超过光滑阀值；B.分片元素分类和特征检测对分片光滑扩展得到的分片的拓扑元素进行光滑元素和非光滑元素的分类，删除非光滑边界元素，通过尖锐特征跟踪检测特征并精确定位特征点位置或插入新特征点；C.分片特征扩展借助重新定位的特征点或插入的新特征点，在光滑阀值控制和曲面局部光滑性保持的前提下，对分片边界进一步进行光滑扩展；2)缝合重建基于优先规则在所有分片的边界中选择合适的边界边，进行边界扩展并基于局部曲面求交发现更多的特征点，最终在尖锐特征处缝合不同的分片或分片中的缝隙。步骤A中所述的光滑阀值范围是0.080.2。步骤A中所述的种子三角化区域是指围绕一个点的所有三角形所构成的区域。步骤B中所述的拓扑元素包括顶点、三角形及边。步骤C中所述的光滑扩展分为简单扩展和特征扩展；简单扩展仅扩展三角形并标记为光滑三角形；特征扩展除扩展三角形外，还进行特征求交以确定特征点的精确位置或插入新特征点，并记录该特征点和更新周围的活动边的候选信息。所述缝合重建的具体步骤为将所有分片的边界边分到按照张角优先顺序排序的第一队列和第二队列中，第一队列中是光滑度小于光滑阀值的边界边，以及端点或最佳点是特征点的边界边，第二队列中是其余的边界边，按照先第一队列中的边界边，后第二队列中的边界边的次序进行迭代扩展。本发明的有益技术效果是本发明算法基于光滑阀值控制，将边界推进曲面重建过程分解为分片重建和缝合重建两个过程，可以有效地处理欠采样或含尖锐特征的数据点集，产生高质量的特征敏感的曲面网格。不仅避免了欠采样和尖锐特征给重建算法带来的困难，也有效地避免了边界推进算法中为了保证拓扑完整的复杂数学测试如三角形相交检测，同时有效地检测并恢复出采样中丢失的尖锐特征。图1是修改的半边数据结构示意图。图2是种子三角化区域的示意图。图3是候选区域和最佳点选择的示意图。图4是本发明方法对Mechpart模型进行曲面重建的过程图。图5是本发明方法对Mechpart模型进行曲面重建的结果与H0ppe、C0C0ne、IPD算法结果的对比图。图6是本发明方法对Burmy模型进行曲面重建的过程图。图7是本发明方法对Burmy模型进行曲面重建的结果与Hoppe、Cocone,IPD算法结果的对比图。图8是本发明方法对Fandisk模型进行曲面重建的过程图。图9是本发明方法对Fandisk模型进行曲面重建的结果与Hoppe、Cocone,IPD算法结果的对比图。图10是本发明方法对smooth-feature模型的重建结果图。图11是本发明方法对mannequin模型的重建结果图。图12是本发明方法对dino模型的重建结果图。具体实施例方式以下结合附图，通过实施例对本发明进行具体说明。为便于理解，首先对本发明中所涉及的数据结构和术语进行说明数据结构为方便k邻域查找，用静态的kd_树(kcLtree)存储输入点集P，用哈希表存储算法中坐标修改的点和插入的新特征点。半边数据结构是表示流形曲面网格的主要数据结构之一，由于本发明重建中的网格通常不是流形网格，为此用修改的半边数据结构表示重建的网格。所述修改的半边数据结构的主要特点在于，每个顶点至多可能关联两个独立的扇形区域，如图1所示，其中的顶点V关联了两个独立的扇形三角化区域。对于构建中的网格，每个没有对应反向半边的半边称为边界边或活动边，反之称为内边。关联的半边都是内边的顶点称为内点，有关联的半边是边界边的顶点称为边界点，不会被考虑为网格顶点的点称为废弃点，不是废弃点的且无邻接半边的点称为孤立点。内边的光滑值设K、N2分别是内边AB所关联的两个三角形的单位法矢量，该内边AB的光滑值定义为ΘΑΒ=I-(N1XN2)2对于一个活动边，边界推进算法在多个可能的候选点中选择一个最佳点构成一个新三角形，从而对边界进行扩展。因此，对于活动边，用潜在的新三角形和已关联的三角形的单位法矢量采用上式的计算结果定义该活动边的光滑值。正背面设从A指向B的活动边关联三角形的单位法矢量为NABC，AB为A指向B的单位法矢量，设AB和Nab。的叉积ABXNab。的单位法矢量为No，则(Α，Νο)定义了一个有向平面，将空间一分为二，称No所指的一侧为活动边AB的正面，另一侧为背面。最大角准则及优先值本发明用最大角准则为活动边选择最佳候选点进行三角形扩展，即活动边AB和其候选点C形成的张角ZACB的最大者通常为最佳点。该张角也被用于从众多活动边中选择最佳的活动边的优先值，无最佳点的活动边优先值最低，活动边按照该优先值存储在活动边优先队列中。下面对本发明的各个步骤进行详细说明分片重建每个分片从一个种子三角形区域开始，经过光滑扩展、元素分类及特征检测、特征扩展三个步骤在光滑阀值控制下对潜在曲面的光滑区域进行网格化，即三角化重建。分片光滑扩展分片光滑扩展的总体过程是确定每个分片的种子三角化区域，从种子三角化区域的边界边开始，按照张角优先的次序对边界边进行三角形扩展直到所有边界边的光滑值超过光滑阀值。首先确定每个分片的种子三角形区域，对种子三角形区域的每个活动边确定其候选点、最佳点、光滑值和优先值等选择信息，并将光滑值小于光滑阀值的所有活动边按照以活动边张角刻画的优先值加入活动边优先队列。对活动边优先队列中的每个未扩展的活动边进行三角形扩展，对新生成的活动边确定选择信息并将光滑值小于光滑阀值的活动边插入优先队列，继续这个过程直到所有活动边的光滑值大于光滑阀值位置。该过程主要包括种子三角化、活动边的最佳扩展点选择、活动边的三角形扩展三个基本操作。种子三角化如图2所示，设孤立点为0，点集的平均采样长度为L，在长度不小于一定距离(如L/3)的邻接点中首先找一个邻接点A，再在剩下的点中找一个张角ZOBA最大的邻接点B，ΔOAB构成一个初始的种子三角形。采用类似的过程对活动半边0Β，寻找一个邻接点C，构成三角形Δ0BC，继续这样的过程直到形成一个围绕0封闭的圆形三角化区域。在这个种子三角形区域构成过程中，如果某个内边不满足光滑值条件，则认为围绕该点不能形成种子三角化区域。分片重建开始时，算法总是优先考虑那些具有最大χ坐标、y坐标或ζ坐标的点是否可以构成种子三角化区域。这样，可以保证从这些种子三角化区域出发的分片具有确定的朝外方向。活动边的最佳扩展点选择为一个活动边选择一个最佳点进行三角形扩展是边界推进算法的关键问题。本发明用光滑阀值控制活动边的扩展，采用影响区域和最大张角准测有效地进行光滑区域的快速扩展，不必进行复杂的三角形相交测试以保证拓扑完整性，而特征区域的扩展借助新生成的特征点并结合不同的优先规则和局部曲面求交，可得到特征敏感的网格。如图3所示，对活动边AB，其关联三角形另一顶点为C，设其邻接的活动边为DA和BE，如果D位于AB的背面或角度ZBAD大于135°，在ABC平面内构造和AB夹角为135°一个单位向量V1指向A，且位于AB的正侧，否则V1就取DA方向的单位向量。同理，构造一个从B点出发的单位向量V2。设三角形ABC的法矢量为NABC，可定义单位向量N=ABXNabc,N1=V1XNabc，N2=V2XN舰。三个平面(N，A)，(N1,A)，(N2,B)的正侧交集构成选择AB的最佳点进行三角形扩展的候选区域，算法首先在A、B的k邻接区域的交集中寻找候选点，如未找到再在其并集中找候选点。每个候选点S应该满足下述条件不是废弃点或内点，不存在半边AS或SBJi于候选区域，张角ZASB不过小(如小于18度)。当一个活动边AB的最佳点S确定后，其张角,ASB作为该边的优先值，其光滑值及其他候选点信息一起随着该活动边保存，并按照其光滑值是否小于光滑阀值，将AB放入活动边优先队列或备选队列。当一个活动边的候选信息特别是最佳点由于其邻接三角形的创建而发生变化时，该活动边也根据其光滑值重新插入优先队列或备选队列。活动边的三角形扩展对活动边的三角形扩展类似于通常的边界推进算法，即生成一个孤立的或与邻接边缝合的三角形。因为修改的半边数据结构中一个顶点最多只关联2个独立的扇形区域，当孤立三角形的生成可能破坏这一限制时，则暂时不扩展该活动边。此外，还有一个分片的定向的过程。在一个分片中，新三角形的生成通过共享同一个几何边的两个半边具有相反的方向保证该三角形与分片中的其他三角形具有一致的方向。由于初始种子三角化区域不一定具有一致的外向，两个接触的分片不一定具有一致的方向，为此，在边界推进过程中，当一个活动边的最佳点接触另外一个分片时，需要检查这2个分片是否具有一致的方向。设从A到B的活动边具有最佳点S，扩展活动边AB的潜在三角形ΔBAS将产生一个从B指向A的半边，因此ΔBAS的方向取决于活动边ΑΒ，算法采用类似于种子三角化的虚拟三角化过程填充三角形ΔBAS和S已有三角形之间的空隙，这个虚拟三角化区域的内边关联的两个半边应该具有相反的方向以保证拓扑完整性，据此，决定是否要反转某个分片的方向。当两个分片都是未定向的分片时，可以反转其中任意一个分片；否则，可以反转那个未定向分片并标记为定向分片。分片元素分类及特征检测对分片光滑扩展得到的分片的拓扑元素进行光滑元素和非光滑元素的分类，删除非光滑边界元素，通过尖锐特征跟踪检测特征并精确定位特征点位置或插入新特征点。分片光滑扩展是通过对光滑值小于光滑阀值的活动边进行三角形扩展完成边界推进的，新生成的三角形除和该光滑边缝合外，还可能和邻接活动边缝合，和邻接三角形缝合的内边不一定小于光滑阀值，因此，生成的分片网格不一定处处光滑，可能存在不光滑的尖边，另一方面，尽管采用光滑阀值控制边界扩展过程，也不能保证边界上的点正好位于该分片的局部光滑曲面上，特别是接触点，可能某些边界点位于其他分片的局部光滑曲面上。为进一步避免在尖锐区域或欠采样区域的边界扩展的困难性，本发明采用拓扑元素(点、边、三角形)分类和特征检测的方法，对分片边界进行光滑处理，基于特征曲线检测和局部曲面求交的方法，重定位特征点或插入新特征点。对网格元素进行光滑性分类和特征曲线检测，同时通过局部曲面求交的方法重定位特征点或插入新特征点。具体步骤如下用两个光滑阀值θfeature和θsharp(θfeature>θsharp)控制特征曲线的检测。首先0^ture用于识别初始的尖锐内边，然后从邻接于边界的尖锐内边出发采用现有的特征曲线跟踪方法进行特征曲线跟踪，由于本发明重建中的网格是不完整的网格，可能包含一些孔洞，在从某个特征边跟踪下一个特征边时，采用平均尖锐度而非尖锐度之和作为跟踪串的尖锐度，而跟踪串要么终止于某个边界点、要么达到最大跟踪长度。当特征跟踪遇到边界边或当前跟踪得到的特征边的尖锐度小于θsharp时，则该特征曲线跟踪过程结束。对于跟踪得到的特征曲线，如果仅有一个边，且一端为内点，则该边不是特征边，该内点标记为光滑点，其关联的边界点标记为非光滑点。所有邻接于特征曲线的边被标记以免被重复跟踪，特征曲线上的点被标记为特征点。对于连接两个扇形区域的接触点，如果存在来自不同扇形的两个三角形所在的平面的二面角足够大(其光滑值大于9fMtuJ，则该点也为特征点。所有邻接于特征点的三角形被标记为非光滑三角形。不属于任何非光滑三角形的内边的平均光滑值被定义为该分片的光滑值θ%，对于每个非尖锐内边，如果其光滑值大于α·0seg,(α在本发明中都取2)，该边标记为非光滑边，否则为光滑边。一个边界点被标记为非光滑点，如果其邻接内边满足只有一个内边、光滑内边数目少于非光滑内边数目、不止1个非光滑内边。邻接于特征点和非光滑边界点的三角形被标记为非光滑三角形。对于非光滑边界点，取其附近的一定数目的光滑点进行二次多项式曲面拟合即首先用离其最近的少量点进行平面拟合，然后基于该平面用这些光滑点的局部坐标进行局部二次多项式曲面拟合。基于这些光滑点的局部拟合残差决定该边界点是否光滑，如果该边界点仍不光滑，则删除该边界点及其关联三角形，否则，标记该点及其关联三角形都是光滑的，并用该局部拟合曲面进一步检查附近是否有更多的非光滑三角形可转为光滑三角形。对于一个端点不是特征点的内边，如果其关联三角形是光滑的，则该边也是光滑的。对于特征点，我们同样拟合两个二次多项式曲面，在两个局部曲面上分别采样足够密的离散点并转化为全局坐标，再用迭代MLS投影的曲面求交方法确定精确的特征点位置。对于求得的特征点新位置，如果距离其原始位置距离过大(如大于平均采样长度的一半，即L/2)，则在新位置插入新特征点，并修改网格连接。因此，每个精确定位后的特征点至少有两个关联的局部光滑曲面。分片特征扩展借助重新定位的特征点或插入的新特征点，在光滑阀值控制和曲面局部光滑性保持的前提下，对分片边界进一步进行光滑扩展。经过上面的边界光滑处理、特征点重定位及插入新特征点，剩下的边界三角形都是光滑三角形，可以继续对分片进行扩展。活动边的端点或最佳点可能是特征点，因为光滑阀值是用户指定的值，如果完全用光滑阀值控制扩展过程，可能使得某些潜在的光滑三角形得不到扩展，为此，在分片特征扩展阶段采用更细致的步骤决定活动边是否能够扩展和如何扩展，此时的扩展可分为简单扩展和特征扩展，简单扩展仅仅扩展三角形并标记为光滑三角形，而特征扩展除扩展三角形外，还进行特征求交以确定特征点的精确位置或插入新特征点，并记录该特征点和更新周围的活动边的候选信息。一个特征点如果位于三个以上局部曲面上，称为多特征点。对一个活动边AB，其最佳候选点是S，具体步骤如下1)如果A、B位于同一个特征曲线上，不扩展；2)如果S是多特征点，则简单扩展；3)如果S是孤立的特征点，检查从AB是否能够通过光滑内边到达S的某个局部曲面上，如是，则简单扩展；4)如果S不是孤立点，检查从AB是否能够通过光滑内边到达S，如是，则简单扩展；5)如果S是特征点，AB的光滑值小于光滑阀值，且A、B中有一个是和S位于同一条特征曲线上的特征点，则简单扩展；6)如果A、B、S中有2个是特征点，如果通过多局部曲面求交可得到一个多特征点F，且F可作为合适的候选点，则AB和F构成新三角形，即特征扩展，需要记录特征点F并更新周围的活动边的候选信息；7)如果S是接触点，其两个关联扇形中三角形构成的光滑值超过光滑阀值，用两个扇形区域对应的局部光滑曲面进行特征求交，如成功，则特征扩展到新特征点；8)如果S是孤立点但不是特征点，AB有一个邻接活动边⑶具有同样的孤立点，并且AB和CD的光滑值小于分片的平均光滑值或者AB邻接内边的平均光滑值，则简单扩展AB禾口CD；9)如果S是孤立点但不是特征点，且AB有一个是特征点，检查S是否位于AB的某个局部光滑曲面上。经过上述一系列的步骤对每个活动边进行扩展，使得分片得到进一步扩展，更多的特征点被发现或重新定位。直到找不到可以扩展的半边为止，完成了整个分片的扩展。缝合重建在无光滑阀值控制的情况下，基于优先规则在所有分片的边界中选择合适的边界边，进行边界扩展并基于局部曲面求交发现更多的特征点，最终在尖锐特征处缝合不同的分片或分片中的缝隙。当不能再发现任何可以扩展的分片时，分片重建过程结束，此时可能在分片之间或分片本身存在一些需要缝合的缝隙。本发明采用类似于分片特征扩展的缝合重建过程对这些缝隙进行缝合。所有剩余的活动边被收集到两个优先队列Q1和Q2A1按张角优先的次序存储对光滑值小于光滑阀值或含特征端点的活动边，而Q2则是对其余活动边按局部曲面拟合残差排序的优先队列。算法通过下述两步迭代地进行缝合重建1)采用类似于分片特征扩展的过程对Q1中的活动边进行扩展，将新活动边插入Q1和Q2,并将不能扩展的活动边插入Q2，直到Q1为空才转入步骤2；2)采用类似于分片特征扩展的过程对Q2中的活动边进行扩展，将新活动边插入Q1和Q2。以下采用本发明方法对一些典型的点集模型进行测试，并将测试结果与(一)CoconeAMENTAN.，CHOIS.，DEYT.，LEEKHAN,Asimplealgorithmforhomeomorphicsurfacereconstruction[C].16thACMSymposiumonComputationalGeometry,2000:213-222.、(二)HoppeHOPPEH.，DER0SET.,DUCHAMPΤ.，MCDONALDJ.，STUET-ZLEW.,Surfacereconstructionfromunorganizedpoints[C].ACMSIGGRAPH1992ConferenceProceedings:71_78.、(三)IPDLinH.W.，TaiC.L.，WangG.J.,AMeshReconstructionAlgorithmDrivenbyIntrinsicPropertyofPointCloud[J].Computer-AidedDesign(2004),36(1):1_9.等著名的曲面重建算法的网格化结果进行比较。实施例1图4是本发明方法对Mechpart模型进行曲面重建的过程图。其中，a)是初始的点集模型；b)是分片重建但未进行边界光滑处理和特征求交的结果；c)是包含边界光滑处理和特征求交的完整分片重建结果；d)、e)是最终的曲面重建结果。从图4可以看出，本发明方法有效地恢复了Mechpart模型在采样中丢失的特征信息。图5是本发明方法对Mechpart模型进行重建的结果与Hoppe、Cocone、IPD算法结果的对比图。其中，a)是Hoppe算法的结果；b)是Cocone算法的结果；c)是IPD算法的结果；d)是本发明的重建结果。从图5可以看出，Hoppe算法虽能重建正确的流形曲面，但丢失了特征信息；cocone算法产生的网格具有走样的棱边且含一些空洞；IPD算法则产生了不正确的网格；而本发明方法的重建结果明显优于上述三种现有算法的结果。实施例2图6是本发明方法对Burmy模型进行曲面重建的过程图。其中，a)是初始的点集模型；b)是分片重建但未进行边界光顺和特征求交的结果；c)是包含边界光顺和特征求交的完整分片重建结果；图d)是最终重建结果的不同角度视图。从图6可以看出，本发明方法有效地恢复了Burmy模型在采样中丢失的特征信息。图7是本发明方法对Burmy模型进行重建的结果与Hoppe、Cocone,IPD算法结果的对比图。其中，a)是Hoppe算法的结果；b)是Cocone算法的结果；c)是IPD算法的结果；d)是本发明的重建结果。本实施例使用简化的Stanford“Burmy”模型的数据点作为输入点集，该模型仅有4138个点且在耳朵处因简化程度高而欠采样程度高，导致Hoppe算法的局部切平面计算失败，不正确的有向距离函数使基于MarchingCube等值面抽取的Hoppe算法失败；同样Cocone和IPD算法在耳朵处也不能产生正确的网格化；而本发明算法可以有效、健壮地产生特征敏感的曲面网格。实施例3图8是本发明方法对Fandisk模型进行曲面重建的过程图。其中，a)是初始的点集模型；b)是分片重建但未进行边界光顺和特征求交的结果；c)是包含边界光顺和特征求交的完整分片重建结果；d)是最后的重建结果。从图8可以看出，本发明方法有效地恢复了Fandisk模型在采样中丢失的特征信息。图9是本发明方法对Fandisk模型进行重建的结果与Hoppe、Cocone,IPD算法结果的对比图。其中，a)是Hoppe算法的结果；b)是Cocone算法的结果；c)是IPD算法的结果；d)是本发明的结果。从图9可以看出，对于本实施例中具有不规则采样和尖锐特征的Fandisk模型，Hoppe、Cocone、IPD三个算法的网格化结果都存在明显的反走样，IPD算法还生成了不正确的网格。实施例4、5、6:图11、图12、图13分别是本发明方法对smooth-feature、mannequin、dino模型的重建结果。可以看出对于这些均勻采样和自由曲面模型，本发明方法能够像其他算法一样有效地进行曲面重建。对于如dino模型这样的自由曲面模型，如果将光滑阀值设为1，则就等同于一般的边界推进重建算法，与一般的边界推进算法区别在于本发明不需要进行任何三角形相交检查仍产生正确的流形网格。而对mannequin模型，我们将光滑阀值设为0.2，可以看出耳朵处产生了尖锐特征。对于smooth-feature模型和实施例13中的模型，光滑阀值均设为0.1。实际上光滑阀值的指定是相对宽松的，不过过小的阀值容易产生过多的分片，而过大的阀值使结果等同于一般的边界推进算法。光滑阀值在0.08到0.2都能产生较好质量的网格。表1示出了在IBMT60笔记本电脑上，本发明对上述测试模型的运行情况表1本发明对测试模型的运行结果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>从表l可知，本发明在分片重建过程中由于不需要复杂的数学测试以保证拓扑完整性，其效率比现有的边界推进算法快，但在特征求交和边界缝合时由于曲面拟合和MLS投影比较费时，使得其效率又降低了一些，总体说来，本发明的效率与现有的边界推进算法不相上下。以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下，可以做出其他改进和变化。权利要求一种基于分片的特征敏感的曲面重建方法，其特征在于包括以下步骤1)分片重建通过多个分片重建过程对潜在曲面的光滑区域进行网格化，每个分片重建过程分为如下三步A.分片光滑扩展确定每个分片的种子三角化区域，从种子三角化区域的边界边开始，按照张角优先的次序对边界边进行三角形扩展直到所有边界边的光滑值超过光滑阀值；B.分片元素分类和特征检测对分片光滑扩展得到的分片的拓扑元素进行光滑元素和非光滑元素的分类，删除非光滑边界元素，通过尖锐特征跟踪检测特征并精确定位特征点位置或插入新特征点；C.分片特征扩展借助重新定位的特征点或插入的新特征点，在光滑阀值控制和曲面局部光滑性保持的前提下，对分片边界进一步进行光滑扩展；2)缝合重建基于优先规则在所有分片的边界中选择合适的边界边，进行边界扩展并基于局部曲面求交发现更多的特征点，最终在尖锐特征处缝合不同的分片或分片中的缝隙。2.根据权利要求1所述基于分片的特征敏感的曲面重建方法，其特征在于步骤A中所述的光滑阀值范围是0.080.2。3.根据权利要求1所述基于分片的特征敏感的曲面重建方法，其特征在于步骤A中所述的种子三角化区域是指围绕一个点的所有三角形所构成的区域。4.根据权利要求1所述基于分片的特征敏感的曲面重建方法，其特征在于步骤B中所述的拓扑元素包括顶点、三角形及边。5.根据权利要求1所述基于分片的特征敏感的曲面重建方法，其特征在于步骤C中所述的光滑扩展分为简单扩展和特征扩展；简单扩展仅扩展三角形并标记为光滑三角形；特征扩展除扩展三角形外，还进行特征求交以确定特征点的精确位置或插入新特征点，并记录该特征点和更新周围的活动边的候选信息。6.根据权利要求1所述基于分片的特征敏感的曲面重建方法，其特征在于所述缝合重建的具体步骤为将所有分片的边界边分到按照张角优先顺序排序的第一队列和第二队列中，第一队列中是光滑度小于光滑阀值的边界边，以及端点或最佳点是特征点的边界边，第二队列中是其余的边界边，按照先第一队列中的边界边，后第二队列中的边界边的次序进行迭代扩展。全文摘要本方法为一种基于分片的特征敏感的曲面重建方法，首先在光滑阀值控制下快速重建光滑区域，形成一个个光滑的分片并通过拓扑元素分类技术对边界进行光滑处理、特征检测和特征扩展，再通过分片缝合过程在尖锐特征处将这些光滑分片或分片上的空隙进行缝合。本发明不仅避免了欠采样和尖锐特征给重建算法带来的困难，也有效地避免了边界推进算法中为了保证拓扑完整的复杂数学测试如三角形相交检测，同时有效地检测并恢复出采样中丢失的尖锐特征。文档编号G06T17/00GK101799936SQ20101012860公开日2010年8月11日申请日期2010年3月22日优先权日2010年3月22日发明者董洪伟申请人:董洪伟