[發(fā)明專利]一種三維模型局部球面調(diào)和特征提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410009280.2
• 申請(qǐng)日: 2014-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN103700135B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾慧;張瑞;穆志純;黃明明;張保慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T15/00
• 分類號(hào): G06T15/00
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11401
• 代理人: 皋吉甫

1.一種三維模型局部球面調(diào)和特征提取方法，其特征在于，步驟如下：

步驟1：對(duì)三維模型進(jìn)行尺度歸一化處理；

步驟2：利用插值的方法對(duì)三維數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣，使其在XOY平面上的投影點(diǎn)達(dá)到均勻分布；

步驟3：利用重采樣后的三維數(shù)據(jù)生成深度圖像并對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，進(jìn)而根據(jù)網(wǎng)格劃分結(jié)果確定局部球心的位置；

步驟4：對(duì)于每一個(gè)局部球心，使用同心球殼的方法進(jìn)行局部球面采樣；

步驟5：計(jì)算出每個(gè)局部球心對(duì)應(yīng)的球面調(diào)和特征向量，并使用加權(quán)組合的方法將它們串聯(lián)起來，得到整個(gè)三維模型的局部球面調(diào)和特征向量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維模型局部球面調(diào)和特征提取方法，其特征在于：所述步驟1中的尺度歸一化方法可以使三維模型被固定尺度的球面恰好包圍住，具體步驟為：

1.1）首先，平移三維模型點(diǎn)，使其形心位于平移后的坐標(biāo)原點(diǎn)，具體平移公式如式（1）、（2）所示：

??????????????????????????????????????????????????????（1）??????????????????????????????????????????????????????????????（2）

其中，式1中表示原始坐標(biāo)原點(diǎn)平移后的三維坐標(biāo)值，分別原始數(shù)據(jù)在三個(gè)坐標(biāo)軸方向的坐標(biāo)值；式2中表示平移前三維數(shù)據(jù)坐標(biāo)矩陣，表示平移后的三維數(shù)據(jù)坐標(biāo)矩陣，表示由原始坐標(biāo)原點(diǎn)平移后的三維坐標(biāo)值構(gòu)成的矩陣；

1.2）對(duì)三維模型進(jìn)行尺度歸一化處理，給出一個(gè)尺度最大值，以將所有的數(shù)據(jù)都?xì)w一化至這個(gè)尺度之下，歸一化公式如式（3）所示：

???????????????????????????????????????????????????????（3）

其中分別是歸一化前后三維數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)矩陣，是最大歸一化尺度值，是數(shù)據(jù)中點(diǎn)的最大數(shù)值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維模型局部球面調(diào)和特征提取方法，其特征在于：所述步驟2中使用插值的方法對(duì)三維數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣，使其在XOY平面上的投影點(diǎn)達(dá)到均勻分布，具體的實(shí)現(xiàn)步驟為：

1）在保持原始三維數(shù)據(jù)X與Y方向的取值范圍不變，即X、Y坐標(biāo)最大值保持不變的前提下，分別在X與Y方向的取值區(qū)間內(nèi)進(jìn)行等距離的采樣；

2）并根據(jù)插值公式自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的新的深度方向的坐標(biāo)值，即三維點(diǎn)對(duì)應(yīng)的深度值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維模型局部球面調(diào)和特征提取方法，其特征在于：所述步驟3中利用重采樣后的三維數(shù)據(jù)生成深度圖像并對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，進(jìn)而根據(jù)網(wǎng)格劃分結(jié)果確定局部球心的位置，具體的實(shí)現(xiàn)步驟為：

3.1）將重采樣后的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行深度圖投影，獲得相應(yīng)的深度圖像；

3.2）以20像素為間隔對(duì)深度圖像進(jìn)行網(wǎng)格劃分；?

3.3）根據(jù)網(wǎng)格橫縱分割線的交點(diǎn)坐標(biāo)確定局部球心的三維坐標(biāo)值，并根據(jù)網(wǎng)格的寬度確定局部球面的最大半徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維模型局部球面調(diào)和特征提取方法，其特征在于：所述步驟4中使用同心球殼的方法對(duì)局部球心的鄰域進(jìn)行局部球面采樣，具體的實(shí)現(xiàn)步驟為：

4.1）以局部球心點(diǎn)為中心，分別以5、10、15、20為半徑作同心球面；

4.2）計(jì)算每個(gè)同心球面與三維模型的交點(diǎn)集。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維模型局部球面調(diào)和特征提取方法，其特征在于：所述步驟5中計(jì)算每個(gè)局部球心對(duì)應(yīng)的球面調(diào)和特征向量，并使用加權(quán)組合的方法將每個(gè)局部球心對(duì)應(yīng)的球面調(diào)和特征向量串聯(lián)起來，具體的實(shí)現(xiàn)步驟為：

5.1）利用球面調(diào)和變換計(jì)算每個(gè)局部球心點(diǎn)對(duì)應(yīng)的球面調(diào)和特征向量；

5.2）根據(jù)局部球面的半徑大小為其指定加權(quán)系數(shù)，局部球面的半徑越大其對(duì)應(yīng)的加權(quán)系數(shù)越小，局部球面的半徑越小其對(duì)應(yīng)的加權(quán)系數(shù)越大；

5.3）將多個(gè)球面的特征向量進(jìn)行加權(quán)組合，進(jìn)而生成整個(gè)三維模型的局部球面調(diào)和特征向量，如公式（10）所示：

???????????????????????????????????????????（10）

其中，表示組合后的特征向量，表示個(gè)球面的特征向量，符號(hào)表示直方圖的線性串聯(lián)，為加權(quán)系數(shù)，由于距離球心越近處的局部信息越為重要，所以一般情況下，加權(quán)系數(shù)的選擇規(guī)則為>>……>。