[發(fā)明專利]一種基于概率分區(qū)合并的三維模型分割方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610639664.1
• 申請(qǐng)日: 2016-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN106327506B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳懷宇;吳挺;李陽春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京三體高創(chuàng)科技有限公司;吳懷宇
• 主分類號(hào): G06T7/11
• 分類號(hào): G06T7/11;G06T7/143;G06T7/162;G06K9/62
• 代理公司: 北京卓唐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11541
• 代理人: 龔潔

本發(fā)明公開了一種基于概率分區(qū)合并的三維模型分割方法，包括：1)過分割形成大量區(qū)域，2)對(duì)所述過分割區(qū)域進(jìn)行聚合，3)訓(xùn)練級(jí)聯(lián)式分類器，4)根據(jù)所述級(jí)聯(lián)式分類器對(duì)新的模型進(jìn)行分割，合并相鄰區(qū)域，得到分割結(jié)果。通過大量的區(qū)域可以確保當(dāng)前的初始分割的邊界包含了最終理想的分割的邊界，之后，通過邏輯回歸模型，訓(xùn)練一個(gè)級(jí)聯(lián)式的二分類器，用來判斷是否將相鄰的區(qū)域合并為一個(gè)區(qū)域。本發(fā)明的方法基于機(jī)器學(xué)習(xí)的理論，通過級(jí)聯(lián)式的區(qū)域凝聚的方式來對(duì)三角網(wǎng)格進(jìn)行分割，依據(jù)其需要選出合適的分割結(jié)果。并且在本發(fā)明中驗(yàn)證了該分割方法的有效性，本發(fā)明利于整合特征，并且對(duì)于大多數(shù)類型的模型取得了較好的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維模型領(lǐng)域，特別涉及一種基于概率分區(qū)合并的三維模型分割方法。

背景技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展創(chuàng)造出一個(gè)對(duì)立于現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)字化世界。在這個(gè)虛擬世界中，借助計(jì)算機(jī)圖形學(xué)(Computer Graphics，CG)技術(shù)，可以創(chuàng)造出如同真實(shí)世界甚至超出真實(shí)世界的奇妙場(chǎng)景。在這樣的虛擬世界中，三維模型占有非常重要的位置。三維模型保留真實(shí)世界中物體的幾何信息，并且經(jīng)過加載光照，材質(zhì)，紋理等屬性之后可以構(gòu)建出逼真的虛擬效果。近幾年來，隨著三維建模技術(shù)的發(fā)展，以及三維掃描儀的普及，獲取三維模型的方式較早年間有了明顯發(fā)展。由三維掃描儀和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)可以從實(shí)際的模型上掃描得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過點(diǎn)云重建，細(xì)節(jié)后處理等步驟獲取完整的三維網(wǎng)格模型。這些由多邊形面片組成的三維模型在模型制造，圖形顯示，模型變換等方面較曲面模型有著優(yōu)良的性能，從而在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)，三維動(dòng)畫，幾何造型，醫(yī)學(xué)圖像等各方面工作中發(fā)揮著廣泛的作用。

隨著增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)獲取能力以及增長(zhǎng)的應(yīng)用需求，讓三維模型的處理技術(shù)成為了日漸重要的研究課題，包括壓縮，分割，參數(shù)化，網(wǎng)格變形，識(shí)別，簡(jiǎn)化，紋理映射，去噪，修復(fù)，檢索等。其中，對(duì)三維模型進(jìn)行分割是一個(gè)基本而重要的問題。將三維模型分割為有意義的部分會(huì)給建模，紋理映射，網(wǎng)格變形，檢索等一系列應(yīng)用提供更多的發(fā)展空間。例如，對(duì)圖片進(jìn)行分析時(shí)，常常會(huì)將圖片進(jìn)行分割，并且賦予不同部分語義上的信息，這樣就給圖 片在幾何位置，顏色，紋理之外添加了很多外部世界的先驗(yàn)信息，當(dāng)面對(duì)如識(shí)別這樣的任務(wù)時(shí)，可以進(jìn)行更快速，更準(zhǔn)確，并且更復(fù)雜高級(jí)的處理。同理，對(duì)于三維網(wǎng)格，僅僅對(duì)三維模型整體進(jìn)行分析，必定會(huì)丟失局部的信息；并且越來越多的應(yīng)用要求對(duì)于三維模型的局部進(jìn)行處理，所以對(duì)三維模型的分割工作盡管處于基礎(chǔ)的地位但有著重要的作用。

三維(3D)模型的種類較多，其中很流行的是三維網(wǎng)格模型。對(duì)于三維網(wǎng)格模型來說，他們一般由三角形，四邊形或者多邊形組成。這樣的網(wǎng)格形式靈活度非常高，并且類比于二維圖形中的線段可以近似的逼近任意曲線，三維網(wǎng)格模型也能夠以任意精度逼近各類曲面，由他們構(gòu)成的三維模型能夠非常精準(zhǔn)的表示十分復(fù)雜的物體，并且在處理時(shí)，由于所有表面均是多邊形，可以采取相比分析曲面更為簡(jiǎn)單的方法，給了網(wǎng)格模型非常優(yōu)秀的性質(zhì)。在這些網(wǎng)格模型中，三角網(wǎng)格(Triangular Mesh)又是其中非常重要的一種，他的表面全部由三角形構(gòu)成，各個(gè)表面的性質(zhì)相似，進(jìn)行處理更容易，并且對(duì)于其他的網(wǎng)格模型，多邊形均可以轉(zhuǎn)化成三角形，所以對(duì)三角網(wǎng)格的處理是最基本的問題。近年來對(duì)三角網(wǎng)格的分割方法基本都是使用一個(gè)全局函數(shù)，為三角網(wǎng)格的點(diǎn)或面計(jì)算一個(gè)度量值，以此作為分割依據(jù)。但是相應(yīng)的這些算法由于受到全局函數(shù)性能的影響，當(dāng)函數(shù)值無法對(duì)模型進(jìn)行判別時(shí)無法進(jìn)行有效分割。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提出了一種學(xué)習(xí)式的的分割算法，通過提取三角網(wǎng)格的特征，學(xué)習(xí)到合適的模型來對(duì)三角網(wǎng)格進(jìn)行分割。