[發(fā)明專利]一種基于SSDF衰減圖聚類的3D模型網(wǎng)格分割方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010542231.0
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111696111B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱慶生;張智勇;朱帆
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué);中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院
• 主分類號: G06T7/10
• 分類號: G06T7/10;G06V10/762;G06T15/00;G06F30/23
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務(wù)所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云

本發(fā)明公開一種基于SSDF衰減圖聚類的3D模型網(wǎng)格分割方法，具體包括以下步驟：S1：讀取待分割3D模型生成的三角網(wǎng)格，將網(wǎng)格中所有面的質(zhì)心構(gòu)建得到點集S，計算點集S中每個質(zhì)心的SSDF值；S2：在點集S中通過循環(huán)選取SSDF值最大點Ssubgt;i/subgt;并構(gòu)建點Ssubgt;i/subgt;的SSDF衰減圖，對點集S進行聚類，輸出初始分割結(jié)果；S3：根據(jù)初始分割結(jié)果中網(wǎng)格塊的個數(shù)和預(yù)設(shè)閾值的比對，調(diào)整參數(shù)并重復(fù)S2，直到網(wǎng)格塊的個數(shù)達到預(yù)設(shè)閾值，輸出最終分割結(jié)果。本發(fā)明所提供的方法具有穩(wěn)定性，當(dāng)參數(shù)不變時，每次運行輸出結(jié)果相同；適應(yīng)性強，可對復(fù)雜3D模型網(wǎng)格進行分割；靈活性強，可根據(jù)需求調(diào)節(jié)參數(shù)以調(diào)整分割精細程度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖形學(xué)和幾何數(shù)字處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于SSDF衰減圖聚類的3D模型網(wǎng)格分割方法。

背景技術(shù)

計算機輔助工程(CAE)主要是指利用計算機技術(shù)對工程和產(chǎn)品的未來工作狀態(tài)與運行行為進行模擬并分析其性能與安全可靠性，以達到盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷、驗證可用性與可靠性的目的。工程和制造業(yè)的生命力在于創(chuàng)新，而實現(xiàn)創(chuàng)新最主要的技術(shù)保障在于可靠的設(shè)計與分析，所以CAE技術(shù)對于工業(yè)領(lǐng)域意義重大。

CAE系統(tǒng)大部分操作依賴于3D模型所生成的網(wǎng)格模型，有限元分析就是一個典型的例子。對3D模型的網(wǎng)格表示進行研究對CAE技術(shù)意義重大。目前與網(wǎng)格相關(guān)的研究領(lǐng)域主要包括網(wǎng)格參數(shù)化、網(wǎng)格簡化、網(wǎng)格變形、網(wǎng)格分割等。近年來，隨著網(wǎng)格分割技術(shù)被廣泛應(yīng)用到建模、模型檢索、紋理映射，碰撞檢測等領(lǐng)域，其逐漸成為計算機圖形學(xué)一個越來越重要的研究方向。

所謂網(wǎng)格分割，是指將多邊形集合劃分成面片集合，每個面片由具有某種共性的多邊形組成的過程。網(wǎng)格分割問題發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)有許多相關(guān)方法被提出。1993年，Maillot等提出基于面法向量的網(wǎng)格分割方法。Mangan等于1999提出基于分水嶺算法的表面分割方法，并將它用于表面簡化。近年來，有多種基于聚類思想的網(wǎng)格分割方法被提出并得到了較大發(fā)展。Shlafman等先用基于K-means的方法進行初始分割，然后用最小分割方法優(yōu)化結(jié)果。然而，由于K-means聚類結(jié)果具有隨機性，難以達到理想效果。Golovinskiy等提出通過評價K-means、層次聚類和最小割三種方法對網(wǎng)格進行分割，該方法具有較好的分割效果，能在一定程度上反應(yīng)網(wǎng)格特征，但該方法需要用多種算法進行聚類，效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中3D模型網(wǎng)格分割精度較低的問題，本發(fā)明提出一種基于SSDF衰減圖聚類的3D模型網(wǎng)格分割方法，通過計算網(wǎng)格中每個面的質(zhì)心的SSDF值并構(gòu)建SSDF衰減圖，以對網(wǎng)格進行分割，提高了分割精細程度。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種基于SSDF衰減圖聚類的3D模型網(wǎng)格分割方法，具體包括以下步驟：

S1：讀取待分割3D模型生成三角網(wǎng)格，將網(wǎng)格中所有面的質(zhì)心構(gòu)建得到點集S，計算點集S中每個質(zhì)心的SSDF值；

S2：在點集S中通過循環(huán)選取最大SSDF值對應(yīng)的點S_i并構(gòu)建點S_i的SSDF衰減圖，并對點集S進行聚類，輸出初始分割結(jié)果；

S3：根據(jù)初始分割結(jié)果中網(wǎng)格塊的個數(shù)和預(yù)設(shè)閾值的比對，調(diào)整參數(shù)并重復(fù)S2，直到網(wǎng)格塊的個數(shù)達到預(yù)設(shè)閾值，輸出最終分割結(jié)果。

優(yōu)選的,所述S1中，SSDF值是指簡化版形狀直徑函數(shù)所計算出的值，則每個面質(zhì)心的SSDF值的計算步驟為：

以面的質(zhì)心為起點，作K條與該質(zhì)心內(nèi)法線夾角小于90度的射線，這些射線與網(wǎng)格相交形成K條測量線段，則K條測量線段的長度的平均值即為該質(zhì)心的SSDF值。

優(yōu)選的,所述S2中，點S_i的SSDF衰減圖的構(gòu)建方法為：