基于细粒度理解的三维点云数据高质量建模及运动属性推理研究
批准号:
62102328
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
王小刚
依托单位:
学科分类:
计算机图形学与虚拟现实
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
王小刚
中文摘要
高质量三维内容的生成是虚拟现实、智能制造、人机交互等行业领域的重要基础,已经成为了当前国际科学研究的前沿热点与难点,具有重要的研究意义和应用价值。随着消费级三维采集设备的快速普及,三维点云作为最常见的采集数据类型之一,已形成了海量的三维数据资源,且数据规模还在高速增长中。但由于采集的三维点云中包含大量噪声,质量偏低,导致其应用场景受到了极大的限制。同时,现有的三维数据大部分都是静态的,运动属性的缺失也是其无法广泛应用的另一个主要的原因。本项目针对高质量三维内容的广泛应用需求,开展基于三维点云的高质量建模与运动属性推理方法研究,将在三维CAD模型引导的三维点云细粒度解析、基于边缘检测的三维点云参数化曲线/曲面建模、基于细粒度部件的三维模型运动解析等方面取得理论和方法的实质性突破,为高质量三维内容的应用和推广提供理论基础和技术支撑,促进虚拟现实、智能制造、人机交互等领域的有机交叉和共同发展。
英文摘要
High quality 3D content generation are fundamental issues of virtual reality, intelligent manufacturing and human-computer interface. It has been widely studied and become the hottest research topics with great application values. With the rapid popularity of consumer 3D acquisition equipment, 3D point cloud, as one of the most common 3D data types, has formed a huge amount of 3D data, and the amount of data is still growing rapidly. However, due to the low quality of the collected 3D point cloud, its application scenarios are greatly limited. At the same time, most of the existing 3D data are static, and the lack of motion attributes is another main reason why it cannot be widely used. This project focuses on the scientific issues and application requirements of high-quality 3D content and is proposed to study high-quality modeling and motion attributes reasoning based on 3D point cloud. It will make technical breakthroughs on fine-grained analysis of 3D point clouds with 3D CAD model guidance, 3D point cloud parameterized curve/surface modeling, motion analysis of 3D models. We expect this project will bring theoretical basis and technological support for 3D high-quality content generation technique and software, facilitate the development of virtual reality, intelligent manufacturing, human-computer interface and interdisciplinary research, and facilitate the applications of high-quality modeling and motion attributes reasoning based on 3D point cloud technologies on research, security, education, culture, design, and entertainment.
本项目以高质量三维建模和运动仿真需求为导向,聚焦三维内容高质量重建及运动属性解析任务,围绕面向三维点云的高质量几何重建、基于点云数据的三维CAD模型逆向重建、三维模型高质量材质生成、三维模型运动仿真等问题中的基础理论与关键技术开展一系列的研究工作。首先,针对三维点云数据的高质量几何重建,提出一种基于无向点云的高质量表面重建算法。通过引入局部法向先验约束,以处理由于输入点云缺乏法向监督而产生的伪影,并填补由于缺失扫描点云数据而产生的空洞;同时,引入SDF的近似监督先验约束,以向低频几何表面添加丰富的细节。其次,针对三维点云数据逆向CAD模型重建,设计了一个基于CAD基元解析的两阶段的网络框架。该框架由一个基元解析模块和一个约束解析模块组成,将CAD草图解析任务转化为集合预测问题,提高对基元和约束的有效处理。然后,针对三维模型高质量材质生成,提出了一种基于单张风格图像引导的物理材质参数估计及迁移方法,可有效地从单张图像中恢复物理材质的参数信息,并映射至三维模型,以提升三维模型的真实感效果。最后,针对三维模型运动属性解析,提出了一种基于单目视频的铰接对象运动部件及运动属性联合解析方法,通过结合现有的高质量深度估计方法及三维高斯溅射技术,并引入时间运动序列,有效地从单目视频中解析三维铰接对象的运动部件及其运动属性。本项目研究成果对智慧城市、自动驾驶、智能机器人等应用场景有效地提供技术支撑。本项目研究期间,在IEEE TII、ACM MM、IEEE ICME、CGI等国际权威期刊和会议上发表论文5篇;申请国家发明专利2项,其中 已授权1项;培养硕士研究生8名,其中已毕业2名。
面向大规模三维场景数据的细粒度解析与高质量几何重建
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2024
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负责人:王小刚
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依托单位:
国内基金
海外基金