[發明專利]保持實物表面樣點棱邊特征的Cocone曲面重建方法

有效

• 申請號: 201510362952.2
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN105046751B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 孫殿柱;魏亮;李延瑞;尹遜剛
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G06T17/30
• 分類號: G06T17/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種保持實物表面樣點棱邊特征的Cocone曲面重建方法，其特征在于步驟依次為：(1)對實物表面樣點集合Ω進行Delaunay網格剖分獲得面片集合F；(2)利用基于主元分析的法向估計方法對Ω中各點進行法向估計獲得法向量集合Γ；(3)j←1，n←|F|為集合F中的面片數目，網格曲面Q←φ；(4)從F中取出面片T_j；(5)對面片T_j的一頂點p，獲取其附近較小范圍內的樣點的集合作為曲面局部樣本λ(p)，然后以p為單位球心，將λ(p)中各點的法向量映射到高斯球面上得到球面點集，對球面點集進行增量式K均值聚類，自適應確定最終分類簇數，若最終聚類簇數為2則樣點p為棱邊特征樣點，若聚類簇數不為2則p不為棱邊特征樣點；(6)若樣點p不為棱邊特征樣點，則其對應Cocone角度閾值θ_p取全局角度閾值，即θ_p＝3π/8，若樣點p為棱邊特征樣點，則其對應Cocone角度閾值θ_p在全局角度閾值的基礎上適度縮小，以減少棱邊特征樣點周圍面片的誤刪除，對θ_P進行適度縮小所依據的公式為：

其中λ(p)為樣點p處的曲面局部樣本，λ(p)＝{q_i|i＝1,2,3,...,m}，M(λ(p))為λ(p)對應的核密度估計模式點，其計算公式為：

其中G(x)為核函數，取高斯核函數，h為帶寬，取λ(p)中各點到點p距離的最大值；(7)獲取面片T_j的對偶Voronoi邊的端點v₁、v₂，并從Γ中取出樣點p對應的法向量n，計算向量v₁-p和n的夾角θ₁以及向量v₂-p和n的夾角θ₂；(8)對T_j進行Cocone檢驗，即若θ₁＜θ_p且θ₂＜θ_p為真，或θ₁＞π-θ_p且θ₂＞π-θ_p為真，則T_j在p處不能通過檢驗，反之T_j在p處通過檢驗；(9)對T_j的三個頂點分別應用步驟(5)到步驟(8)，若T_j在其全部三個頂點處都可通過步驟(8)所述的檢驗，則執行(10)，否則執行(11)；(10)當T_j的外接球半徑r(T_j)滿足r(T_j)＜α₀時，Q←T_j，其中α₀為根據采樣密度設定的尺度閾值，用于去除橫跨網格曲面不同區域的狹長面片；(11)j←j+1；(12)若j＜＝n，重復(4)到(11)，否則執行(13)；(13)返回曲面重建所得網格曲面Q，重建過程結束。

2.根據權利要求1所述的保持實物表面樣點棱邊特征的Cocone曲面重建方法，其特征在于步驟(2)所述的基于主元分析的法向估計方法，具體步驟為：(1)循環次數i←1，全部樣點的法向量集合Γ←φ；(2)獲取目標樣點p_i處的曲面局部樣本λ(p_i)，基于均值漂移使λ(p_i)向其鄰近的采樣數據稀疏區進行擴展，實現對λ(p_i)的增益優化；(3)利用最小二乘法對λ(p_i)進行平面擬合，得平面方程Ac＝0，獲取系數矩陣A；(4)求解半正定對稱矩陣A^TA的特征值λ_i(i＝1,2,3,4)及對應的特征向量，其中最小特征值所對應的特征向量即為p_i處的法向量估計結果n_i；(5)將求得的法向量存入集合Γ，即令Γ←n_i；(6)i←i+1，若i大于Ω中樣點數目，則程序結束，反之重復(3)到(6)。