[论文解读] 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 80

一句话总结

本文提出一种鲁棒的八叉树基础等值面提取方法，将 ShapeNet 的三角网格转换为水密的二维流形，并在精度方面通过顶点投影回原始网格。

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.

研究动机与目标

• 将 ShapeNet 的输入网格转换为水密的二维流形，顶点在表面上均匀分布。
• 使用八叉树高效表示网格并引导等值面提取。
• 确保最终拓扑正确并尽量减少非流形问题。
• 提供后处理投影步骤，将提取的曲面与原几何对齐。

提出的方法

• 使用粗到细的八叉树将输入网格表示为符号距离场，最终分辨率为 0.01。
• 在正（外部）和被占据体素之间提取等值面，类似于 marching cubes。
• 通过细分占据节点直至达到最终分辨率来构建八叉树。
• 构建占据与空闲节点之间的连接，以实现曲面提取。
• 在提取过程中通过在需要处分割顶点/边来解决非流形歧义。
• 通过沿法线移动并在每一步应用拉普拉斯平滑，将提取的顶点投影回原始网格。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否鲁棒的基于八叉树的等值面提取可以为广范围的 ShapeNet 模型产生水密的二维流形？
• RQ2 方法如何在存在孔洞或薄结构的网格上确保正确的二维流形拓扑？
• RQ3 将提取的顶点投影回原始网格对几何精度有何影响？
• RQ4 有多少模型出现面翻转，这些翻转的原因是什么？

主要发现

• 该方法对所测试的所有 ShapeNet 模型均产生了二维流形输出。
• 大约 5% 的模型出现了面翻转，通常是由于原始面较薄。
• 该方法在通过投影回输入网格保持高几何保真度的同时，保证了二维流形拓扑。