[論文レビュー] Robust Watertight Manifold Surface Generation Method for ShapeNet Models

Jingwei Huang, Hao Su+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 5, 2018

Computer Graphics and Visualization Techniques参考文献 1被引用数 80

ひとこと要約

この論文は ShapeNet の三角形メッシュを watertight 2-manifolds へ変換する頑健な octree ベースの等値表面抽出法を提示し、精度のために元のメッシュへの頂点投影を行う。

ABSTRACT

In this paper, we describe a robust algorithm for 2-Manifold generation of various kinds of ShapeNet Models. The input of our pipeline is a triangle mesh, with a set of vertices and triangular faces. The output of our pipeline is a 2-Manifold with vertices roughly uniformly distributed on the geometry surface. Our algorithm uses an octree to represent the original mesh, and construct the surface by isosurface extraction. Finally, we project the vertices to the original mesh to achieve high precision. As a result, our method can be adopted efficiently to all ShapeNet models with the guarantee of correct 2-Manifold topology.

研究の動機と目的

• ShapeNet からの入力三角形メッシュを watertight 2-manifolds に変換し、頂点の表面分布を均一化する。
• メッシュを効率的に表現し等値表面抽出を導くために octree を使用する。
• 最終トポロジーが正しいことを保証し、非多様体問題を最小限に抑える。
• 抽出表面を元のジオメトリに合わせるための後処理投影ステップを提供する。

提案手法

• 入力メッシュを coarse-to-fine octree を用いて符号付き距離場として表現し、最終解像度を 0.01 に設定する。
• 外部（正の値）と占有内部のボクセル間の等値面を marching cubes に類似した方法で抽出する。
• 最終解像度に達するまで占有ノードを細分化して octree を構築する。
• 隣接する占有ノードと空のノード間の連結を構築して表面抽出を可能にする。
• 抽出中に必要に応じて頂点・エッジを分割して非多様体の曖昧さを解消する。
• 抽出された頂点を元のメッシュへ投影するため、法線方向に小さなステップで移動し、各ステップ後にラプラシアン平滑化を適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 頑健な octree ベースの等値表面抽出は広範な ShapeNet モデルに対して watertight 2-manifolds を生成できるか。
• RQ2 穴や薄い構造を持つメッシュに対して正しい 2-manifold トポロジーをどのように保証するか。
• RQ3 extracted vertices を元のメッシュへ投影することが幾何学的精度に与える影響は何か。
• RQ4 モデルのうちどれくらいの割合が面反転を示し、これらの反転の原因は何か。

主な発見

• この手法はテストした ShapeNet モデル全てに対して 2-manifold 出力を得られる。
• 約 5% のモデ ルで面反転が発生するが、通常は元の薄い面が原因。
• 投影によって入力メッシュへの適合を保ちつつ高い幾何忠実度を維持し、2-manifold トポロジーを保証する。