[發明專利]一種三維幾何形狀特征描述方法及系統無效

申請號：	201010621766.3	申請日：	2010-12-24
公開（公告）號：	CN102568036A	公開（公告）日：	2012-07-11
發明（設計）人：	曾培祥	申請（專利權）人：	北大方正集團有限公司;方正國際軟件(北京)有限公司
主分類號：	G06T17/10	分類號：	G06T17/10
代理公司：	北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311	代理人：	田明;任曉航
地址：	100871 北京***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種三維幾何形狀特征描述方法系統
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于模式識別領域的基礎技術范疇，具體涉及一種三維幾何形狀特征描述方法及系統。

背景技術

幾何形狀識別是模式識別領域中圖形、圖像識別的基礎技術。在人工智能、計算機視覺、機器人、圖像目標識別、軍事等高技術領域中，幾何形狀識別技術都起著關鍵性的作用。隨著計算機技術和三維圖像采集設備的發展，三維圖像的處理技術也將進入廣泛應用的時代。三維幾何形狀和平面幾何形狀識別都是基于形狀特征的數學描述方法和特征信息提取技術實現的。

現有技術中，對平面圖形的數學描述主要基于兩大理論體系。一種是基于積分變換的傅立葉描述子理論，該理論將圖像信息由時域變換到頻域，利用獲得的頻域特征矢量集，實現對圖形的整體描述。另一種是不變矩理論，矩定義為：在圖形上對密度函數的黎曼二重積分，不同階次的矩具有不同的物理意義，利用矩參數集，實現對圖形的整體描述。上述兩種理論方法對圖形描述的特征信息，頻域特征矢量集和矩參數集都具有平移、縮放和旋轉不變的特性。當圖形上密度函數等于1時，這些特征信息實現對幾何形狀的整體描述。

上述方法也被推廣到三維幾何形狀的特征描述及識別檢索應用中。在1999年Canterakis結合球諧函數將zernike多項式從二維擴展到三維，從而定義了三維zernike矩；在2003年Novotni將三維zernike矩用于三維模型檢索，并證明了zernike描述符在檢索效率上要優于球諧函數描述符；在2009年李宗民發表的《三維極半徑矩及其在三維模型檢索中的應用》中，通過擴展二維極半徑矩到三維空間，獲得三維極半徑矩，擴大了三維形狀之間的差別，提高計算效率，擴展三維極半徑矩到三維極半徑結構矩，改進后的特征不變量具有更好的可分性。盡管取得了很大的進步，但仍然不能滿足實際應用的要求。

根據對現有技術的分析，利用上述兩種理論方法提取圖形特征信息，識別、檢索三維幾何形狀的方法，雖然具有通用性，但是，由于技術上的一些缺陷使得該方法的實際應用受到很大制約。具體分析如下：

(1)頻域特征矢量或矩參數是對三維幾何形狀統計特征的描述，是一種間接描述方法，不能準確描述三維幾何形狀的某一局部特征。構成識別系統時，需要大量的實驗數據和統計分析工作才能確定識別標準。

(2)提取頻域特征矢量或矩參數都有很大的計算量。即使是改進為快速算法，仍然有很大的計算量。

(3)頻域特征矢量或矩參數與三維幾何形狀之間不存在理論上的一一對應關系，因此存在判定錯誤的可能。在實際應用或實驗中，判定錯誤也是經常發生的。

(4)頻域特征矢量或矩參數不能描述一類三維幾何形狀的共有特征。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明要解決的技術問題是提供一種三維幾何形狀特征描述方法及系統，該方法及系統能夠更準確地描述三維幾何形狀，而且計算量小。

本發明要解決的另一技術問題是提供另一種三維幾何形狀特征描述方法及系統，該方法及系統不僅能夠更準確地描述三維幾何形狀、計算量小，而且能夠對一類三維幾何形狀共有特征進行描述。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種三維幾何形狀的特征描述方法，包括以下步驟：

(1)計算三維幾何形狀的參考點，記為第一參考點，所述參考點是指在旋轉、平移和縮放情況下，與三維幾何形狀邊界相對位置不變的點；

(2)求取所述三維幾何形狀邊界曲面上標示曲率變化特征的特征點；