Robust Hole-Detection in Triangular Meshes Irrespective of the Presence of Singular Vertices

要約

この研究では、特異頂点の存在に関係なく、エッジ多様体三角形メッシュのすべての境界を横断し、その後メッシュのすべての穴を決定してラベルを付ける、境界と穴の検出アプローチを紹介します。
提案された自動穴検出方法は、メッシュ内のすべてのハーフエッジが利用され、各ハーフエッジに対してアルゴリズムがそれに関連付けられた境界の存在と一意性の両方を保証するため、コンピュータ支援設計 (CAD) コミュニティにとって価値があります。
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既存の穴検出アプローチは、特異な頂点が存在しないか、メッシュの変更が必要になる可能性があることを前提としているため、これらの方法は、特異な頂点を含む現実世界のメッシュの境界/穴を検出するには不十分です。
点群データに基づく表面再構築手法を利用して、水中自律ロボット アプリケーションでこの方法を実証します。
このようなシナリオでは、決定されたホールを情報のギャップとして解釈できるため、データ収集中にタイムリーな修正アクションが可能になります。
ただし、私たちの方法の範囲はこれら 2 つの分野だけに限定されません。
あらゆるエッジ多様体の三角形メッシュに適用できるほど多用途です。
この方法の評価は、合成データと実世界データ (マルチビーム ソナーによって取得された点群からの三角形メッシュを含む) の両方で実行されます。
リファレンス実装のソース コードは、https://github.com/Mauhing/hole-detection-on-triangle-mesh から入手できます。

要約(オリジナル)

In this work, we present a boundary and hole detection approach that traverses all the boundaries of an edge-manifold triangular mesh, irrespectively of the presence of singular vertices, and subsequently determines and labels all holes of the mesh. The proposed automated hole-detection method is valuable to the computer-aided design (CAD) community as all half-edges within the mesh are utilized and for each half-edge the algorithm guarantees both the existence and the uniqueness of the boundary associated to it. As existing hole-detection approaches assume that singular vertices are absent or may require mesh modification, these methods are ill-equipped to detect boundaries/holes in real-world meshes that contain singular vertices. We demonstrate the method in an underwater autonomous robotic application, exploiting surface reconstruction methods based on point cloud data. In such a scenario the determined holes can be interpreted as information gaps, enabling timely corrective action during the data acquisition. However, the scope of our method is not confined to these two sectors alone; it is versatile enough to be applied on any edge-manifold triangle mesh. An evaluation of the method is performed on both synthetic and real-world data (including a triangle mesh from a point cloud obtained by a multibeam sonar). The source code of our reference implementation is available: https://github.com/Mauhing/hole-detection-on-triangle-mesh.

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