1 三维点云表面重建

1.1 什么是三维点云表面重建？

从三维点云（不带法向量信息的点和带法向量信息的点云）中重建出物体表面网格的过程，输入三维点云，输出网格。

三维点云重建 – 三维点云表面重建算法概述（一）-StubbornHuang Blog

1.2 三维点云表面重建的算法

三维点云表面重建的算法法目前可以分为两个大类

1.2.1 显式重建算法

显式重建算法直接连接输入点组成三角面片，构成网格。比如

  • ball-pivoting algorithm
  • extrinsic-intrinsic ratio algorithm

1.2.2 隐式重建算法

隐式重建算法需要构建一个隐函数f(x,y,z) = 0 经过输入三维点云中所有的输入点，然后构建一个标量场提取等值面。比如

1.3 三维点云表面重建算法的目标

上述的三维点云表面重建算法的目标，不管是显式重建方法还是隐式重建方法，都想要实现以下的目标：

  • Fast，算法的计算速度要快。既使面对大的三维点云数据集，也要尽可能以很快的速度完成重建
  • Robust，算法鲁棒性要高。既使三维点云中有很多噪声时，也要尽可能重建物体表面
  • 满足几何约束

这种几何约束比如Maniflod（流型）和Watertight（不透水，封闭的），下面解释一下。

如果一个网格没有以下情况，则是一个Maniflod（流型）网格：

  • self intersection
  • non-manifold edge (has more than 2 incident faces)
  • non-manifold vertex (one-ring neighborhood is not connected after removing the vertex)
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当流型网格每个边正好有两个面（即没有边界边），就说明该网格是Watertight（不透水，封闭的）网格。

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参考