[發明專利]一種基于里奇流的表面配準方法

有效

• 申請號: 201210544488.5
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN102982552A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 何暉光;陳雪姣
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種基于里奇流的表面配準方法，用于使待配準表面的形狀與目標表面的形狀相配準，以便于與待配準表面的形狀相關聯的信息映射到目標表面上，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟S1、對待配準表面進行拓撲校正，使其保證虧格為0和網格的連通性；

步驟S2、對待配準表面和目標表面進行圓填充，得到圓填充后的形態矩陣；

步驟S3、基于圓填充后的形態矩陣對待配準表面和目標表面進行改進的表面里奇流計算，以實現待配準表面和目標表面的球面參數化過程，并得到計算過程中形成的多尺度里奇流能量矩陣及全局里奇流能量分布；

步驟S4、根據多尺度里奇流對待配準表面進行多尺度特征提取，在待配準表面的網格頂點及目標表面的網格頂點中確定特征點的位置；

步驟S5、根據全局里奇流能量分布及特征點位置建立配準能量方程，得到從與待配準表面對應的球面上網格頂點到與目標表面對應的球面上網格頂點的映射關系；

步驟S6、根據從與待配準表面對應的球面上網格頂點到與目標表面對應的球面上網格頂點的映射關系，找到與目標表面對應的球面上網格頂點在與待配準表面對應的球面上的位置，并將該位置反映射至待配準表面，得到待配準表面與目標表面之間的映射。

2.如權利要求1所述的基于里奇流的表面配準方法，其特征在于，在步驟S1中，對待配準表面進行拓撲校正包括利用拓撲數對表面進行檢測，同時利用樹檢索對空洞進行修補。

3.如權利要求1所述的基于里奇流的表面配準方法，其特征在于，所述步驟S3中的改進的表面里奇流的計算步驟包括：

步驟S3a、計算表面的每個頂點的當前曲率及目標曲率，所述當前曲率是指當前表面頂點的曲率，所述目標曲率是指通過里奇流計算后表面頂點需要達到的曲率；

步驟S3b、利用離散里奇流計算方法對該表面進行遞歸計算，得到該表面的里奇流變化情況及相應的多尺度里奇流能量矩陣；

步驟S3c、計算圓填充算法所對應的邊長，然后根據歐式余弦定律逐一將網格三角面片嵌入球面中，得到參數化后的球面網格。

4.如權利要求3所述的基于里奇流的表面配準方法，其特征在于，在步驟S3a中，當前曲率為其中f_i，j，k為圍繞v_i的所有面片，為頂點v_i的混合面積，θ_i為頂點v_i所對應的角度；目標曲率Ktarget=4π/ΣiAMi.]]>

5.如權利要求4所述的基于里奇流的表面配準方法，其特征在于，所述步驟S3b得到的多尺度里奇流能量矩陣為

其中Mat(M)表示表面S的多尺度里奇流矩陣，(i為0～n-1的整數，j為0～m-1的整數)表示頂點v_j在第i次迭代后得到的里奇能量，n為里奇流算法整體迭代次數，m為表面S的頂點個數。

6.如權利要求5所述的基于里奇流的表面配準方法，其特征在于，所述步驟S3c包括：首先將第一個頂點作為標準，確定其位置，然后按照網格表面順序及邊長依次將與該頂點相連接的其余頂點嵌入球面，然后將新頂點作為標準頂點，繼續進行嵌入，直至所有網格頂點均已嵌入球面為止。

7.如權利要求1所述的基于里奇流的表面配準方法，其特征在于，所述步驟S4包括：

步驟S4a、對于所述多尺度里奇流能量矩陣進行離散拉普拉斯計算，得到對應的拉普拉斯矩陣；

步驟S4b、利用得到的拉普拉斯矩陣，尋找其在臨近尺度上及相鄰頂點上的最大值及最小值作為待選特征點；

步驟S4c：對于待選特征點計算尺度大小及尺度范圍，根據一定的閾值進行篩選，得到最終的特征點。

8.如權利要求7所述的基于里奇流的表面配準方法，其特征在于，所述步驟S4c包括，對所有待選特征點計算其測地尺度，所有在一個粗尺度特征點的測地尺度范圍內的特征點視為這個粗尺度特征點的子特征所述測地尺度定義為：

u(v,t)=x|dist(x,v)<2t,x∈S(t),]]>

其中S(t)是t尺度時的表面，v為S(t)上的特征點，dist(x，v)為頂點x到頂點v在原始表面上的測地距離。