专利汇可以提供一种基于深度学习的点云数据的分块面片重建方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本文提出的 发明 称为一种基于 深度学习 的点 云 数据的分 块 表面重建方法。本发明公开了一种基于深度学习的从点云重建表面模型方法,该方法利用三维空间中的点云数据分块地生成出SDF(Signed Distance Field,有向距离场)并整合各个块得到完整的SDF,最后采用Marching Cubes 算法 得到最后的面片数据。本发明可以在点云数据存在噪声,尤其是法向信息偏差的情况下仍然表现鲁棒,大大地降低了对采集点云数据的方向准确度的要求;在运行时,本发明还可以并行处理,效率高。关于本发明的用途,主要集中在三维物体重建的领域,在数字娱乐中的 三维建模 , 计算机辅助设计 等等方面有广泛的应用空间。,下面是一种基于深度学习的点云数据的分块面片重建方法专利的具体信息内容。
1.一种基于深度学习的点云数据的分块面片重建方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:将三维空间划分成C个N×N×N正方体块区域,N为分辨率,C为正整数;
步骤二:选取正方体块区域点云中距离正方体体心最近的点为圆心,以正方体块区域外接球的半径为半径,构成一个球形区域。
步骤三:以正方体体心为原点建立坐标系,将步骤二中构成的球形区域对应的点云转化为体素。得到的体素中包含了点云在以正方体体心为原点建的立坐标系中的三个轴位置坐标和法向信息。
步骤四:将步骤三中转化好的体素作为预先训练好的三维卷积神经网络的输入,输出对应块区域的有向距离场SDF。
步骤五:将步骤一划分得到的每个正方体块区域通过步骤二至四得到对应的SDF,将所有正方体块区域得到的SDF根据距离融合得到最终完整的SDF。融合分块SDF的公式为:
S是正方体块区域的SDF, 表示最终完整的SDF,集合I表示需要融合的SDF集合,D表示的是SDF对应的正方体块区域的中心到当前采样区域中心的距离。
步骤六:使用Marching Cubes算法对步骤五得到的最终完整的SDF重建得到最后的面片结果。
2.根据权利要求1所述基于深度学习的点云数据的分块面片重建方法,其特征在于,所述步骤一中,划分正方体块区域为不平均的划分,当划分的正方体块区域的点较为密集时,将该块区域继续细分成多个更小的正方体块区域;所述阈值为128或者不大于网络输入体素网格数的1/16。
3.根据权利要求1所述基于深度学习的点云数据的分块面片重建方法,其特征在于,所述步骤四中,预先训练好的三维卷积神经网络通过如下方法训练获得:
(4.1)构建深度卷积神经网络模型:深度卷积神经网络模型由降采样部分,中间连接部分和升采样部分构成。降采样部分由两个残差神经网络块构成,每个残差神经网络块之后都进行最大值池化;中间连接部分是两个残差神经网络块;升采样部分由升采样网络层和残差神经网络交叉以及最后进行的一个降低特征维度的卷积构成。整个网络结构中,每一层卷积操作之后都有一个激活函数层,激活函数采用ReLu激活函数。训练采用的损失函数是:
α,β是两个部分损失的权重。Y, 分别表示真值和输出的分块SDF,Δ是拉普拉斯运算符。
(4.2)获取包含法向信息的点云数据,并整体生成SDF,在点云中随机选取点作为圆心,固定尺寸半径搜索区域内的临近点并生成体素,以体素作为深度卷积神经网络模型的输入、再在整体生成的SDF中选取对应区域的SDF作为真值进行训练,获得训练好的深度卷积神经网络模型。
4.根据权利要求3所述基于深度学习的点云数据的分块面片重建方法,其特征在于,所述步骤(4.1)中,α,β分别为0.8,0.2。
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