《Robust and efficient surface reconstruction from range data》论文阅读笔记

摘要:
贡献:将表面重建问题表述为一个能量最小化问题,明确地建模扫描过程。
方法:利用Delaunay三角剖分的适应性限制能量值,从而将Delaunay四面体标记为内表面和外表面。能量值包含了输出表面的质量和软可视性( soft visibility)约束的一致性程度。这种能量被证明完全适合最小s-t切割优化框架,允许快速计算全局最优四面体标记,同时避免了通常困扰图形切割方法的“收缩偏差”。
优势:具有很强的抗噪能力,通过对表面采集反问题的有效建模,以及Delaunay三角剖分最小s-t切割算法的独特组合,使算法的计算要求与输入点云的大小都可以较好的进行扩展。

利用Delaunay Tetrahedralization和graph-cut算法重建曲面原理是:如下图所示,我们将所有点划分成四面体网格,通过每个点的可视信息计算每个cell的权重s-t,利用最小割方法找到权重最小的分割面(face)这些face就是我们要重建的曲面。即:
最小割:s(source)表示曲面外面,t(sink)表示曲面内部。node是四面体(cell),edge是两个cell共享的那个三角面。cut的有向边(从标记为s的node到标记为t的node)就是重建的surface。
在这里插入图片描述
文中将曲面重建问题分为对曲面进行标记为内表面或外表面的二分类问题,如上图所示,并将该问题转换成了最小化能量函数E来进行分类。通过s-t最小割来获取所需的平面(即被切割的连线为我们所需的外表面),s-t最小割说明请见下面拓展部分。
在这里插入图片描述

其中Evis(S)为可视性惩罚值, Equal(S) 为曲面质量惩罚值,λqual为Equal(S)的正权重值。

大致主要有三步:
1.构建Delaunay四面体;2.进行曲面可视性( Surface visibility)约束;3.进行曲面质量( Surface quality)约束
曲面可视性(Surface visibility)
曲面可视性中权重的计算方法如下公式
在这里插入图片描述
其中d为与穿过某顶点的视线相交的面和该顶点之间的距离;σ为引入的公参数,目的是使得标记为内部的曲面偏移一定距离。
公式中引入了一个公差参数σ,目的是使得视线上的最后一个四面体并不是严格地位于所考虑的顶点后面,而是稍微远一点,如下所示。参数d的目的是使得权重呈现一个衰减的趋势。

通过上述公式可计算出每个三角面与相交视线之间的权重值,最后将穿过该曲面的所有视线的权重之和作为该三角面的可视性权重Evis(S)。

曲面质量( Surface quality)
曲面质量的计算公式如下
在这里插入图片描述
其中φ和ψ为两个相邻四面体的空外接圆与相接三角平面之间的夹角,如下图所示。
在这里插入图片描述

拓展:
1.Delaunay三角剖分
要满足Delaunay三角剖分的定义,必须符合两个重要的准则:
1、空圆特性:Delaunay三角网是唯一的(任意四点不能共圆),在Delaunay三角形网中任一三角形的外接圆范围内不会有其它点存在。如下图2所示:
在这里插入图片描述
图2
2、最大化最小角特性:在散点集可能形成的三角剖分中,Delaunay三角剖分所形成的三角形的最小角最大。从这个意义上讲,Delaunay三角网是“最接近于规则化的“的三角网。具体的说是指在两个相邻的三角形构成凸四边形的对角线,在相互交换后,六个内角的最小角不再增大。如下图3所示:
在这里插入图片描述

图3
2.最小s-t切割
最大流和最小割问题
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
图像分割案例
在这里插入图片描述
上图中边的粗细代表能量(权重)大小,图c中虚线切割的边的能量(权重)之和是最小的,则被切割的连接线则为图像的分割线,如图d上面所示。

Robust controller design involves the synthesis of a controller that can handle uncertainties and disturbances in a system. This is typically done by formulating the problem as an optimization problem, where the goal is to find a controller that minimizes a cost function subject to constraints. One approach to robust controller design involves combining prior knowledge with data. Prior knowledge can come from physical laws, engineering principles, or expert knowledge, and can help to constrain the search space for the controller design. Data, on the other hand, can provide information about the behavior of the system under different conditions, and can be used to refine the controller design. The combination of prior knowledge and data can be done in a number of ways, depending on the specific problem and the available information. One common approach is to use a model-based design approach, where a mathematical model of the system is used to design the controller. The model can be based on physical laws, or it can be derived from data using techniques such as system identification. Once a model is available, prior knowledge can be incorporated into the controller design by specifying constraints on the controller parameters or the closed-loop system response. For example, if it is known that the system has a certain level of damping, this can be used to constrain the controller design to ensure that the closed-loop system response satisfies this requirement. Data can be used to refine the controller design by providing information about the uncertainties and disturbances that the system is likely to encounter. This can be done by incorporating data-driven models, such as neural networks or fuzzy logic systems, into the controller design. These models can be trained on data to capture the nonlinearities and uncertainties in the system, and can be used to generate control signals that are robust to these uncertainties. Overall, combining prior knowledge and data is a powerful approach to robust controller design, as it allows the designer to leverage both physical principles and empirical data to design a controller that is robust to uncertainties and disturbances.
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值