[發明專利]一種基于射線的三維模型切比雪夫特征提取方法

有效

• 申請號: 201611009718.2
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN106651931B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 周燕;曾凡智;周月霞;鄧杭
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: G06T7/40
• 分類號: G06T7/40;G06T7/60;G06T9/00;G06F16/58
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 梁瑩;顧思妍

本發明提供一種基于射線的三維模型切比雪夫特征提取方法，首先，將三維網格模型進行WPCA預處理矯正；其次，建立模型的切比雪夫球面，對其表面進行經緯區域劃分，并將WPCA預處理矯正的三維網格模型置于切比雪夫球面的單位球內，設計采樣窗口；再次，將采樣窗口內的面片進行三角密集化處理，對密集點處理得到區域內的最大采樣距離和最小采樣距離，形成二維特征信號，即為切比雪夫特征原始信號；最后，將切比雪夫特征原始信號進行稀疏處理，并進行二維壓縮感知處理，得到低維度的壓縮感知特征F_CSCR。該方法增強了提取方法的魯棒性，同時能更精細的對三維模型進行描述，能夠得到高效降維的壓縮感知特征。

技術領域

本發明涉及三維模型處理領域，更具體地說，涉及一種基于射線的三維模型切比雪夫特征提取方法。

背景技術

隨著計算機硬件和軟件的快速發展，以及多媒體技術、虛擬現實技術等的推廣，三維模型得到越來越廣泛的關注和研究。三維模型是物體的三維多邊形表示，可以由計算機或者其它視屏設備進行顯示。三維模型比二維模型能更真實地表示物體，因此，三維模型在生物醫學、電子商務、虛擬現實、建筑設計、機械設計以及三維游戲等多個領域扮演著重要的角色。

至今，互聯網上已經出現了大量的三維模型，三維模型的應用需求也在日益增大。將來，三維模型將與現在的二維圖像、二維視頻等一樣，數量不可估計。為此，如何檢索三維模型成了亟待解決的問題。近年來，大量基于內容的模型特征提取方法已被提出，其中，傳統基于射線采樣的三維模型特征提取算法，是選取切比雪夫球面的經緯劃分交點作為終點做為采樣射線，但由于要做大量的射線與面片求交運算，其特征提取速度較慢。同時，該提取方法對模型采樣魯棒性差，模型的細微的旋轉變換往往導致不能精確地表達三維模型的特征。另外，當射線少時，采樣率低，不能準確的反應模型特性，當射線多時，采樣率高，雖然能準確表達模型特性，但其提取速度慢，同時采樣信號會產生大量冗余，特征存儲量大，另外在相似度計算增加計算時間，效率低。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的缺點與不足，提供一種基于射線的三維模型切比雪夫特征提取方法，該特征提取方法避免了因三維模型的細微旋轉和位移產生特征的巨大變化，從而增強了提取方法的魯棒性，同時能更精細的對三維模型進行描述，能夠得到高效降維的壓縮感知特征。

為了達到上述目的，本發明通過下述技術方案予以實現：一種基于射線的三維模型切比雪夫特征提取方法，其特征在于：

首先，將三維網格模型進行WPCA預處理矯正，以消除三維網格模型因為方位、旋轉和縮放的影響；

其次，建立模型的切比雪夫球面，對其表面進行經緯區域劃分，并將WPCA 預處理矯正的三維網格模型置于切比雪夫球面的單位球內，設計采樣窗口；

再次，將采樣窗口內的面片進行三角密集化處理，對密集點處理得到區域內的最大采樣距離和最小采樣距離，形成二維特征信號，即為切比雪夫特征原始信號；

最后，將切比雪夫特征原始信號進行稀疏處理，并進行二維壓縮感知處理，得到低維度的壓縮感知特征F_CSCR。

在上述方案中，本發明的一種基于射線的三維模型切比雪夫特征提取方法是采用基于區域窗口的統計模式，避免了因三維模型的細微旋轉和位移產生特征的巨大變化，增強了提取算法的魯棒性。其次，由于同時考慮區域的最大距離和最小距離，能夠對模型的重疊部分進行細分，能更精細的對模型進行描述。最后，通過對采樣的二維信號進行DCT及稀疏表達，結合二維壓縮感知過程，得到高效降維的壓縮感知特征。上述的WPCA為加權主成分分析法。

本發明包括以下步驟：

步驟s201：將三維網格模型進行WPCA預處理矯正；

步驟s202：建立三維網格模型的切比雪夫球面，對其表面進行經緯區域劃分；設球坐標中規定仰角由Z正半軸0°到負半軸180°，球面的區域劃分步長如下：