In this study, a complete 3D surface reconstruction method is proposed based on the concept that the vertices, of surface model can be completely matched to the unstructured point cloud. In order to generate the initial mesh model from the point cloud, the mesh subdivision of bounding box and shrink-wrapping algorithm are introduced. The control mesh model for well representing the topology of point cloud is derived from the initial mesh model by using the mesh simplification technique based on the original QEM algorithm, and the parametric surface model for approximately representing the geometry of point cloud is derived by applying the local subdivision surface fitting scheme on the control mesh model. And, to reconstruct the complete matching surface model, the insertion of isolated points on the parametric surface model and the mesh optimization are carried out. Especially, the fast 3D surface reconstruction is realized by introducing the voxel-based nearest-point search algorithm, and the simulation results reveal the availability of the proposed surface reconstruction method.
Object detection and parameter estimation in point cloud data is a relevant subject to robotics, reverse engineering, computer vision, and sport mechanics. In this paper a software is presented for fully-automatic object detection and parameter estimation in unordered, incomplete and error-contaminated point cloud with a large number of data points. The software consists of three algorithmic modules each for object identification, point segmentation, and model fitting. The newly developed algorithms for orthogonal distance fitting (ODF) play a fundamental role in each of the three modules. The ODF algorithms estimate the model parameters by minimizing the square sum of the shortest distances between the model feature and the measurement points. Curvature analysis of the local quadric surfaces fitted to small patches of point cloud provides the necessary seed information for automatic model selection, point segmentation, and model fitting. The performance of the software on a variety of point cloud data will be demonstrated live.
Three-dimensional (3D) models have become crucial for improving civil infrastructure analysis, and they can be used for various purposes such as damage detection, risk estimation, resolving potential safety issues, alarm detection, and structural health monitoring. 3D point cloud data is used not only to make visual models but also to analyze the states of structures and to monitor them using semantic data. This study proposes automating the generation of high-quality 3D point cloud data and removing noise using deep learning algorithms. In this study, large-format aerial images of civilian infrastructure, such as cut slopes and dams, which were captured by drones, were used to develop a workflow for automatically generating a 3D point cloud model. Through image cropping, downscaling/upscaling, semantic segmentation, generation of segmentation masks, and implementation of region extraction algorithms, the generation of the point cloud was automated. Compared with the method wherein the point cloud model is generated from raw images, our method could effectively improve the quality of the model, remove noise, and reduce the processing time. The results showed that the size of the 3D point cloud model created using the proposed method was significantly reduced; the number of points was reduced by 20-50%, and distant points were recognized as noise. This method can be applied to the automatic generation of high-quality 3D point cloud models of civil infrastructures using aerial imagery.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.4
s.235
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pp.570-577
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2005
In this study a complete 3D surface reconstruction method is proposed based on the concept that the vertices of surface model can be completely matched to the unstructured point cloud. In order to generate the initial mesh model from the point cloud, the mesh subdivision of bounding box and shrink-wrapping algorithm are introduced. The control mesh model for well representing the topology of point cloud is derived from the initial mesh model by using the mesh simplification technique based on the original QEM algorithm, and the parametric surface model for approximately representing the geometry of point cloud is derived by applying the local subdivision surface fitting scheme on the control mesh model. And, to reconstruct the complete matching surface model, the insertion of isolated points on the parametric surface model and the mesh optimization are carried out Especially, the fast 3D surface reconstruction is realized by introducing the voxel-based nearest-point search algorithm, and the simulation results reveal the availability of the proposed surface reconstruction method.
In this paper, we present a method for reconstructing a surface mesh animation sequence from point cloud animation data. We mainly focus on the articulated body of a subject - the motion of which can be roughly described by its internal skeletal structure. The point cloud data is assumed to be captured independently without any inter-frame correspondence information. Using a template model that resembles the given subject, our basic idea for reconstructing the mesh animation is to deform the template model to fit to the point cloud (on a frame-by-frame basis) while maintaining inter-frame coherence. We first estimate the skeletal motion from the point cloud data. After applying the skeletal motion to the template surface, we refine it to fit to the point cloud data. We demonstrate the viability of the method by applying it to reconstruct a fast dancing motion.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.14
no.1
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pp.10-17
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2009
Surface detection and parameter estimation in point cloud is a relevant subject in CAD/CAM, reverse engineering, computer vision, coordinate metrology and digital factory. In this paper we present a software for a fully automatic surface detection and parameter estimation in unordered, incomplete and error-contaminated point cloud with a large number of data points. The software consists of three algorithmic modules each for object identification, point segmentation, and model fitting, which work interactively. Our newly developed algorithms for orthogonal distance fitting(ODF) play a fundamental role in each of the three modules. The ODF algorithms estimate the model parameters by minimizing the square sum of the shortest distances between the model feature and the measurement points. We demonstrate the performance of the software on a variety of point clouds generated by laser radar, computer tomography, and stripe-projection method.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.30
no.8
s.251
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pp.906-915
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2006
This study concerns an advanced 3D surface reconstruction method that the vertices of surface model can be completely matched to the unstructured point cloud measured from arbitrary complex shapes. The concept of bounding voxel model is introduced to generate the mesh model well-representing the geometrical and topological characteristics of point cloud. In the reconstruction processes, the application of various methodologies such as shrink-wrapping, mesh simplification, local subdivision surface fitting, insertion of is isolated points, mesh optimization and so on, are required. Especially, the effectiveness, rapidity and reliability of the proposed surface reconstruction method are demonstrated by the simulation results for the geometrically and topologically complex shapes like dragon and human mouth.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.14
no.2
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pp.84-90
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2014
This paper presents the results of three-dimensional face point cloud smoothing based on a modified anisotropic diffusion method. The focus of this research was to obtain a 3D face point cloud with a smooth texture and number of vertices equal to the number of vertices input during the smoothing process. Different from other methods, such as using a template D face model, modified anisotropic diffusion only uses basic concepts of convolution and filtering which do not require a complex process. In this research, we used 6D point cloud face data where the first 3D point cloud contained data pertaining to noisy x-, y-, and z-coordinate information, and the other 3D point cloud contained data regarding the red, green, and blue pixel layers as an input system. We used vertex selection to modify the original anisotropic diffusion. The results show that our method has improved performance relative to the original anisotropic diffusion method.
Jia, Qiong;Lee, M.K.;Dong, Tianyu;Kim, Kyu Tae;Jang, Euee S.
Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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2022.06a
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pp.825-828
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2022
In this paper, we propose an efficient image size selection method for video-based point cloud compression. The current MPEG video-based point cloud compression reference encoding process configures a threshold on the size of images while converting point cloud data into images. Because the converted image is compressed and restored by the legacy video codec, the size of the image is one of the main components in influencing the compression efficiency. If the image size can be made smaller than the image size determined by the threshold, compression efficiency can be improved. Here, we studied how to improve the compression efficiency by selecting the best-fit image size generated during video-based point cloud compression. Experimental results show that the proposed method can reduce the encoding time by 6 percent without loss of coding performance compared to the test model 15.0 version of video-based point cloud encoder.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.11
no.5
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pp.335-343
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2006
Design changes for an original surface model are frequently required in a manufacturing area: for example, when the physical parts are modified or when the parts are partially manufactured from analogous shapes. In this case, an efficient 3D model updating method by locally adding scan data for the modified area is highly desirable. For this purpose, this paper presents a new procedure to update an initial model that is composed of combinatorial triangular facets based on a set of locally added point data. The initial surface model is first created from the initial point set by Tight Cocone, which is a water-tight surface reconstructor; and then the point cloud data for the updates is locally added onto the initial model maintaining the same coordinate system. In order to update the initial model, the special region on the initial surface that needs to be updated is recognized through the detection of the overlapping area between the initial model and the boundary of the newly added point cloud. After that, the initial surface model is eventually updated to the final output by replacing the recognized region with the newly added point cloud. The proposed method has been implemented and tested with several examples. This algorithm will be practically useful to modify the surface model with physical part changes and free-form surface design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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