[發明專利]一種多融合物理簽名的持久性聚類分割方法

有效

• 申請號: 201810542723.2
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108805886B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 楊曉文;蘇明輝;韓燮;況立群;韓慧妍;曹山海;潘文
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G06T7/12
• 分類號: G06T7/12;G06T7/168
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 程園園

1.一種多融合物理簽名的持久性聚類分割方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1，設定待分割網格模型基于熱核HKS、波核WKS、熱映射HMS、尺度不變熱核SI-HKS的四類物理簽名的三類融合描述符；

步驟2，計算步驟1所提出三類融合描述符的拉普拉斯算子的特征值和特征向量，分別求得網格模型各網格點的三類融合描述符數值；

步驟3，建立基于步驟1的三類融合描述符的形狀表征標量場，采用爬山算法分別對三類所得融合描述符數值進行爬山運算，獲得標量場中融合簽名函數的數值大小排序；

步驟4，計算基于步驟3所得數值排序標量場的持久同源性，產生持久性圖，并在持久性圖中總結網格模型各網格點的持久性；

步驟5，根據步驟4所得持久性圖，給定持久性閾值，將持久性圖中的點分類為顯著特征或拓撲噪聲，將對應的拓撲噪聲合并到顯著特征中，產生穩定的分割，即完成了多融合物理簽名的持久性聚類分割；

所述步驟1中，設定待分割網格模型基于熱核HKS、波核WKS、熱映射HMS、尺度不變熱核SI-HKS四類物理簽名的三類融合描述符，三類融合描述符分別為：基于波核WKS與熱映射HMS的融合描述符FFS1、基于對波核WKS與熱核HKS的和進行與乘積的融合描述符FFS2、基于波核WKS與尺度不變熱核SI-HKS的融合描述符FFS3。

2.根據權利要求1所述的多融合物理簽名的持久性聚類分割方法，其特征在于，所述步驟1中，設定待分割網格模型基于熱核HKS、波核WKS、熱映射HMS、尺度不變熱核SI-HKS四類物理簽名的三類融合描述符，三類融合描述符分別為：基于波核WKS與熱映射HMS的融合描述符FFS1、基于對波核WKS與熱核HKS的和進行與乘積的融合描述符FFS2、基于波核WKS與尺度不變熱核SI-HKS的融合描述符FFS3，三類融合描述符的定義由步驟1.1到1.3完成：

1.1、基于波核WKS與熱映射HMS的融合描述符FFS1，其定義如下：

其中，λ_k和φ分別代表拉普拉斯矩陣的第k個特征值和特征函數，f_E表示能量分布，t表示時間，E表示動能，n代表網格中點的個數；

1.2、基于對波核WKS與熱核HKS的和進行與的融合描述符FFS2，定義如下：

其中，n是網格中點的個數，λ_k和φ分別代表拉普拉斯矩陣的第k個特征值和特征函數，f_E表示能量分布，t表示時間，E表示動能；

1.3、基于波核WKS與尺度不變熱核SI-HKS的融合描述符FFS3，定義如下：

其中，λ_l表示拉普拉斯矩陣的第l個特征值，是點x_i的第l個特征函數，γ^τ表示在離散時間內進行傅里葉變換得到的相，f_E表示能量分布，E表示動能，φ代表拉普拉斯矩陣的第k個特征函數。

3.根據權利要求2所述的多融合物理簽名的持久性聚類分割方法，其特征在于，所述步驟3中，采用爬山算法分別對三類所得融合描述符數值進行爬山運算，其具體方法為：選定網格模型網格點中的任意初始點依次與周圍鄰域點的數值進行迭代比較，直至在網格中搜尋出多個極大值點。

4.根據權利要求1-3任一項所述的多融合物理簽名的持久性聚類分割方法，其特征在于，所述步驟4中，在計算數值排序標量場的持久同源性中，采用了并查集算法，具體方法為：首先將網格模型中點的所在集合初始化為其自身；進而查找每個點所在的集合即根節點；最后將兩個元素所在的集合合并為一個集合，產生持久性圖中的一個坐標點，其中合并兩個不相交集合判斷兩個元素是否屬于同一集合，由此計算完成數值排序標量場的持久同源性。