[發(fā)明專(zhuān)利]三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)的擬合優(yōu)化的方法及其系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210163433.X
• 申請(qǐng)日: 2012-05-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102737407A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉建平;張吉帥;郭李云;熊彪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳市旭東數(shù)字醫(yī)學(xué)影像技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06T17/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T17/00
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 黃韌敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及幾何建模領(lǐng)域，尤其涉及一種三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)的擬合優(yōu)化的方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

三維幾何模型分為線框模型、表面模型和實(shí)體模型三種，其中表面模型運(yùn)用最為廣泛，三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)是表面模型的一種常用形式。現(xiàn)有的幾何建模軟件FreeForm和Auto?123D提供三維幾何造型功能，但需要用戶(hù)手工勾劃出造型的軌跡和預(yù)期形狀，該方法的缺點(diǎn)是：

1）不能達(dá)到平滑和優(yōu)化效果，不能保證三維模型的拓?fù)湔_性。

2）不能處理表面有空洞的情況。

3）對(duì)復(fù)雜凸起凹陷要反復(fù)處理。

專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201010610301，發(fā)明名稱(chēng)為“一種三維模型局部匹配方法”的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種三維模型局部匹配方法，該方法根據(jù)彎曲顯著度生成排序列表并進(jìn)行區(qū)域增長(zhǎng)，形成一個(gè)局部頂點(diǎn)集合，在該集合上進(jìn)行二次曲面擬合，將擬合區(qū)域標(biāo)識(shí)為三維模型局部子塊并提取特征，然后先后對(duì)三維模型局部子塊的特征比較和局部匹配，對(duì)三維模型全局特征比較和全局匹配。該方法主要運(yùn)用于三維模型的匹配和檢索，但不涉及對(duì)三維模型的優(yōu)化、平滑等編輯操作。

綜上可知，現(xiàn)有的三維模型的擬合優(yōu)化技術(shù)在實(shí)際使用上，顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)的擬合優(yōu)化的方法及其系統(tǒng)，以對(duì)選擇的三維模型區(qū)域進(jìn)行擬合優(yōu)化。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)的擬合優(yōu)化的方法，所述方法包括：

A、根據(jù)在原三維模型上選擇的三維模型區(qū)域的形狀特征擬合形函數(shù)；

B、根據(jù)所述形函數(shù)生成優(yōu)化的擬合三角網(wǎng)格；

C、將所述擬合三角網(wǎng)格拼接回所述原三維模型的三角網(wǎng)格中。

根據(jù)所述的方法，在所述步驟A之前包括：

D、選擇所述原三維模型上需要進(jìn)行擬合優(yōu)化的三維模型區(qū)域。

根據(jù)所述的方法，所述步驟A包括：

A1、分別獲取所述原三維模型的三角網(wǎng)格中的每個(gè)三角形的第一頂點(diǎn)數(shù)組、第一三角形數(shù)組以及第一相鄰關(guān)系數(shù)組；

A2、構(gòu)建第二頂點(diǎn)數(shù)組、第二三角形數(shù)組以及第二相鄰關(guān)系數(shù)組，以表示所述選擇的三維模型區(qū)域的三角網(wǎng)格；

A3、標(biāo)記所述選擇的三維模型區(qū)域的三角網(wǎng)格的第二三角形數(shù)組中的邊界邊，將所述第二三角形數(shù)組中共享頂點(diǎn)的邊界邊連接，構(gòu)成不同的集合，并提取所有所述集合中最大的首尾相連的集合作為所述選擇的三維模型區(qū)域的外邊界；

A4、提取所述外邊界邊上的所有頂點(diǎn)坐標(biāo)，并采用移動(dòng)最小二乘法擬合出一個(gè)平面，根據(jù)平面法向量與世界坐標(biāo)系任一坐標(biāo)軸方向的夾角計(jì)算映射矩陣；

A5、將所述選擇的三維模型區(qū)域的第二頂點(diǎn)數(shù)組乘以所述映射矩陣，并投影到所述平面，由所述外邊界開(kāi)始在對(duì)應(yīng)的方向以特定步長(zhǎng)向內(nèi)采樣，得到樣本點(diǎn)矩陣；

A6、使用移動(dòng)最小二乘法計(jì)算形函數(shù)。

根據(jù)所述的方法，所述步驟A1包括：

A12、使用線性浮點(diǎn)型數(shù)組保存所述原三維模型的三角網(wǎng)格中的每個(gè)三角形的頂點(diǎn)坐標(biāo)，獲得所述三角網(wǎng)格的第一頂點(diǎn)數(shù)組；

A13、使用線性整數(shù)型數(shù)組保存所述原三維模型的三角網(wǎng)格的頂點(diǎn)索引，獲得所述三角網(wǎng)格的第一三角形數(shù)組；

A14、使用二維整型數(shù)組保存所述原三維模型的三角網(wǎng)格中的每個(gè)三角形的頂點(diǎn)所屬的三角形索引，獲得所述三角網(wǎng)格的第一相鄰關(guān)系數(shù)組。

根據(jù)所述的方法，所述步驟A2包括：

A21、在所述選擇的三維模型區(qū)域內(nèi)的三角網(wǎng)格中任取一個(gè)三角形作為種子三角形；

A22、根據(jù)所述原三維模型的三角網(wǎng)格的相鄰關(guān)系，以所述種子三角形為起始作閾值連通搜索，獲得所述選擇的三維模型區(qū)域的第二頂點(diǎn)數(shù)組、第二三角形數(shù)組，以及第二相鄰關(guān)系數(shù)組；

A23、將所述選擇的三維模型區(qū)域的第二頂點(diǎn)數(shù)組、第二三角形數(shù)組以及第二相鄰關(guān)系數(shù)組寫(xiě)入所述選擇的三維模型區(qū)域的三角網(wǎng)格的相應(yīng)的數(shù)組中，并且在所述原三維模型的三角網(wǎng)格中將所述種子三角形標(biāo)記為應(yīng)刪除狀態(tài)；

在所述步驟A5中，所述向內(nèi)采樣的特定步長(zhǎng)為一個(gè)限定的浮點(diǎn)數(shù)值；或者為與所述選擇的三維模型區(qū)域相關(guān)的自適應(yīng)浮點(diǎn)數(shù)值。

根據(jù)所述的方法，所述步驟B包括：

B1、構(gòu)建第三頂點(diǎn)數(shù)組、第三三角形數(shù)組和第三相鄰關(guān)系數(shù)組，以表示擬合獲得的擬合三角網(wǎng)格；

B2、按照所述特定步長(zhǎng)提取所述選擇的三維模型區(qū)域的對(duì)應(yīng)坐標(biāo)的值，并根據(jù)所述形函數(shù)計(jì)算世界坐標(biāo)系中的另一值，獲得擬合點(diǎn)矩陣的坐標(biāo)；