[发明专利]一种基于孔洞填充的残缺模型检索与重建方法

权利要求书

1.一种基于孔洞填充的残缺模型检索与重建方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1：提取残缺模型的局部细节特征，建立孔洞填充模型，具体步骤为：

步骤1.1：建立残缺模型的四边形网格模型，自动识别网格模型的孔洞区域；

步骤1.2：填充孔洞区域的细节信息，并将孔洞区域划分为若干个子孔洞区域；

步骤1.3：对各个子孔洞区域进行填充，从而实现对整个空洞区域的填充，得到孔洞填充模型；

步骤2：通过步骤1中得到的填充模型构建残缺模型与其完整模型的形状关联，引入填充模型的可靠度量函数，建立视觉特征和可靠度融合的模糊特征表达形式，在可靠度约束下检索残缺模型，具体方法为：

步骤2.1：提取网格顶点的多个特征，建立几何结构关系保持的融合特征；

步骤2.2：引入填充模型的可靠度量函数，建立视觉特征和可靠度融合的模糊特征表达形式，在可靠度约束下检索残缺模型；

步骤3：对检索到的残缺模型进行重建，构建细分曲面模型，具体方法为：

步骤3.1：对检索到的残缺模型进行细分，得到细分矩阵的特征值谱；

步骤3.2：建立细分曲面模型，根据细分矩阵的特征值谱，由Reif定理求得细分曲面模型的细分参数值。

2.根据权利要求1所述的基于孔洞填充的残缺模型检索与重建方法，其特征是，所述步骤1.1中，建立残缺模型的四边形网格模型，自动识别网格模型的孔洞区域的具体方法为：

步骤1.1.1：建立中心在坐标原点的立方体包围盒，将其均匀分割成若干个小立方体，令网格模型的采样点集相应分布在各个小立方体内，构成每个小立方体内的简化点；

步骤1.1.2：按照面相邻的优先级大于边相邻的优先级的原则，将相邻立方体内的简化点连接，生成四边形网格模型；

步骤1.1.3：对四边形网格模型进行优化，删除四边形网格模型中的悬边和悬面；

步骤1.1.4：遵循最小环原则抽取多边形网格的面片，边数大于给定阈值的面片则为网格模型的孔洞区域。

3.根据权利要求1所述的基于孔洞填充的残缺模型检索与重建方法，其特征是，所述步骤1.2中，填充孔洞区域的细节信息，并将孔洞区域划分为若干个子孔洞区域的具体方法为：

步骤1.2.1：设定网络模型的二面角阈值，当相邻公共边的二面角大于或等于二面角阈值，则该公共边为特征边；

步骤1.2.2：将散乱特征边进行相应排序处理，得到局部细节的特征线；

步骤1.2.3：定义特征线的最优匹配的匹配概率，获得相匹配的两条特征线；

步骤1.2.4：基于相匹配的两条特征线所对应的三维参数曲线，构造连接两段三维参数曲线的多项式混合曲线；

步骤1.2.5：通过能量函数获得多项式混合曲线的参数；

步骤1.2.6：多项式混合曲线取不同时间值，获得不同的孔洞区域缺失的特征点集；

步骤1.2.7：将步骤1.2.6中得到的特征点集作为子孔洞的边界数据点集，将复杂的孔洞区域分割成若干简单的子孔洞区域。

4.根据权利要求1所述的基于孔洞填充的残缺模型检索与重建方法，其特征是，所述步骤1.3中，对各个子孔洞区域进行填充，得到孔洞填充模型的具体方法为：

步骤1.3.1：寻找子孔洞区域的一族光滑可定向曲面所满足的四阶曲面扩散流；

步骤1.3.2：采用混合有限元方法，将四阶曲面扩散流转换成两个耦合的二阶方程系统；

步骤1.3.3：构造试探函数，得到耦合的二阶方程系统的弱形式；

步骤1.3.4：在两个有限元空间以及时间方向上对耦合的二阶方程系统的弱形式进行离散得到线性系统，通过迭代法得到该线性系统的填充顶点位置；

步骤1.3.5：通过最小二乘法拟合填充顶点和其周围顶点，建立填充顶点和其周围顶点的局部UVS坐标系；

步骤1.3.6：在UV参考平面上按照一定的采样密度采样，通过拟合参数曲面获得相对参考平面的高度值，经过旋转和平移转化为其在XYZ坐标系的坐标，进而得到该子孔洞区域的填充模型；

步骤1.3.7：重复步骤1.3.1～1.3.6，直至获得各个子孔洞区域的填充模型。