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Patch-Grid: An Efficient and Feature-Preserving Neural Implicit Surface Representation

delete2025-04-26
delete0
PRE
AI
G
Guying Lin
L
Lei Yang
C
Congyi Zhang
H
Hao Pan
Y
Yuhan Ping
G
Guodong Wei
T
Taku Komura
J
John Keyser
Wang, Wenping 封面图
Wang, Wenping (Wenping Wang)
DOI:10.1145/3727142delete
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摘要

摘要

En 中文
神经隐式表示因其固有的平滑性和紧凑性,正越来越多地被用于描绘三维(3D)形状,这与传统的离散表示形成对比。然而,基于多层感知器的神经表示由于其平滑特性,会抹平尖锐的角或边缘,使其不适合表示具有尖锐特征的物体,如计算机辅助设计(CAD)模型。此外,神经隐式表示需要长时间的训练才能拟合3D形状。虽然以往的工作分别解决了这些问题,但本文提出了一种统一的神经隐式表示方法,称为Patch-Grid,它能够高效地拟合复杂形状,保留界定不同补丁的尖锐特征,并且还可以表示具有开放边界和细薄几何特征的表面。Patch-Grid学习一个符号距离场(SDF)来近似形状的一个包围表面补丁,使用可学习的补丁特征体积。为了在CAD模型中形成尖锐边缘和角落,Patch-Grid通过构造实体几何(CSG)方法合并学习到的SDF。合并过程的核心是一种新颖的合并网格设计,它将不同的补丁特征体积组织在一个共同的八叉树结构中。这种设计选择通过将CSG操作限制在局部区域,确保了多个学习到的SDF的稳健合并。此外,它还极大地降低了每个合并单元中CSG操作的复杂性,使得所提出的方法能够在几秒内训练以高保真度拟合复杂形状。实验结果表明,所提出的Patch-Grid表示能够准确地重建具有复杂尖锐特征、开放边界和细薄几何元素的形状,在几秒内以高计算效率实现了当前最先进的重建质量。
Keyword:
Neural implicit surface representation
Neural signed distance field
Constructive solid geometry

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