[發明專利]基于線段傳遞的三維物體表面可變性度量方法

在審

• 申請號: 201810192387.3
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108492355A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 李月龍;肖志濤;耿磊;張芳;吳駿
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G06T15/08
• 分類號: G06T15/08;G06T19/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于線段傳遞的三維物體表面可變性度量方法，屬計算機視覺、人工智能研究領域。主要作用是對三維物體表面動態可變能力進行量化度量，可應用于物體部件劃分、建模、描述等方面。通過在物體多種不同姿態三維三角形網格數據中進行所有連接線段的傳遞實現：每一連接線段將順次遍歷所有訓練樣本。通過監察傳遞過程中連接線段的變化情況，獲取對物體表面可變性的微觀度量，并反饋至相應網格頂點，從而獲得以頂點為單位的動態可變能力度量。本發明優勢在于：僅依賴少量靜態數據即可實現對物體表面動態可變性的度量；基于物體表面最小描述結構實現，具備微觀高精度度量能力；步驟精簡運算強度低，能夠確保在規模較大三維數據上實時實現。

技術領域

伴隨著近年來三維物體信息獲取技術和設備的飛速發展，對于三維物體的研究和應用越來越普遍，三維物體信息也逐漸成為計算機視覺、模式識別等領域最主要的研究對象載體之一。本發明研究分析三維物體表面屬性特征，提出了一種對物體表面可變能力(性)的量化度量方法。可變性是物體表面最重要的客觀動態屬性之一，是對物體表面柔性、可延展性等動態變化能力的直接描述。擁有近似的可變性意味著對應局部表面區域有相近的活動能力和動態屬性，從而表明這些區域更有可能來自于同源子部件。該特性對于物體部件的自動劃分(分類)、描述、建模具有重要作用和直接應用意義。本發明方法屬于計算機視覺、模式識別、人工智能應用技術研究領域。

背景技術

近年來，對于三維物體和三維曲面的研究雖然獲得快速發展，關于三維物體表面屬性特征的研究也取得不少成果，然而目前，對于三維物體表面屬性的分析研究更多是針對靜態方面，諸如，曲率、梯度、凹凸性、方向性等。而在描述建模方面，雖然為達到更高精度，一些新進提出的模型也關注物體動態變化，但此類研究的目標是對物體動態變化的復現和重構，而非量化度量，因此與后者屬于不同的研究方向。

雖然以往專門針對三維物體動態屬性特征進行度量研究的工作偏少，但物體動態可變能力的重要性卻不容忽視。實際上，動態可變性是物體表面的核心特征之一，如：眾所周知，動物類物體表面的可變性較強(尤其在各關節部位上)，而植物類物體表面的可變性普遍較弱，這是此兩類物體最主要的直觀可區分性差別(這一區別也直接體現在對他們的命名上)。因此本發明針對現有技術在該方面的不足，設計提出一種對三維物體表面動態可變能力進行量化度量的一般性方法，通過直觀的數字化形式反應描述物體表面的可變能力。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提出一種能夠有效量化度量三維物體表面可變能力的方法。由頂點和線段組成的三角形網格是目前最常用的物體外觀形態描述方式。伴隨著物體外觀姿態的變化，描述網格中線段的長度和方向會發生一定改變以適應姿態改變。顯而易見，這些線段的變化能夠直接體現物體在不同姿態下的外觀異同，從而揭示物體表面的動態可變能力。基于該思想，本發明方法利用三維三角形網格數據中頂點連接線段的傳遞，實現對物體表面可變能力的度量。線段是構成三維物體表面結構的最基本構成要件，能夠客觀反映物體最小尺度的局部外觀特性，因此其在不同物體姿態之間的變化情況是對物體表面微觀動態可變性的直接反映，是對物體表面動態屬性的最細致描述。

在具體實現方面，考慮到頂點是構成描述物體三維表面網格的核心元素，也是進行物體組件劃分等相關工作的主要對象載體，本發明將從線段傳遞中獲得的可變性信息轉移到對應頂點上，形成以對頂點可變能力度量為主要實現形式的物體表面可變性度量方法。

本發明方法的主要內容(方法流程)包括：

1.搜集待度量物體多種不同姿態下表面形態的三維三角形網格描述；

2.將所有姿態依次編號，形成待度量物體的姿態序列；

3.將物體三維網格上的每條連接線段在姿態序列上進行傳遞，并依次獲取其在相鄰兩個姿態上進行傳遞時對應的變化量：

其中，(x_i，x_j)表示網格上連接頂點i和j的線段，t代表姿態編號；