[發明專利]一種基于球面DOG小波的骨料三維重構和隨機生成方法

在審

• 申請號: 202211358102.1
• 申請日: 2022-11-01
• 公開（公告）號: CN115690316A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 李景哲;詹炳根;高鵬;胡焱博;王靜峰;洪麗;楊永敢;趙衛平;余其俊
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種基于球面DOG小波的骨料三維形貌的重構和隨機生成方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1：采用三維掃描儀獲取骨料表面的原始三維點云數據；

步驟2：以體積誤差VE、表面積誤差SE為指標，對原始三維點云數據進行精簡，得到精簡后的三維點云數據；

步驟3：將精簡后定義在三維笛卡爾坐標系下的三維點云數據轉化為球坐標系下，得到定義在球坐標系下的精簡后的三維點云數據；

步驟4：基于正二十面體的球面剖分法對連續的球面DOG小波函數的位置和尺度進行離散化，并構建球面DOG小波框架F；

步驟5：采用球面DOG小波框架F中的框架函數，對定義在球坐標系下的精簡后的三維點云數據進行分解，并利用Tikhonov正則化方法求解球面DOG小波系數{a_k|k＝1,2,…,M}；其中，a_k表示第k個待確定的球面DOG小波展開系數；M為球面DOG小波框架F中的框架函數個數；

步驟6：根據球面DOG小波系數{a_k|k＝1,2,…,M}和框架函數獲得骨料三維形貌的近似表面函數根據所述骨料近似表面函數計算骨料沿各角度下的半徑值，得到骨料表面上大量點在球坐標系下的坐標數據，通過將其轉化為在三維笛卡爾坐標系下的坐標數據，進一步采用Delaunay三角剖分法以實現可視化；其中，表示球面DOG小波框架F中的第k個框架函數；θ表示球坐標系下的極角，代表任意表面點和原點連線和z軸正方向的夾角，表示球坐標系下的方位角，代表任意表面點與原點的連線和x軸正方向的夾角；

步驟7：通過隨機改變部分球面DOG小波系數的幅值，根據步驟6從而隨機生成不同形貌的骨料顆粒。

2.根據權利要求1所述的基于球面DOG小波的骨料三維形貌的重構和隨機生成方法，其特征在于，所述步驟2具體包括：

步驟2.1：基于Delaunay三角剖分原理，對原始三維點云數據進行三角剖分，從而將原始三維點云數據中的離散點云轉換為三角面片形式，統計各三角形面片的面積之和，并作為骨料的真實表面積，將各三角面片的三個頂點與骨料中心分別連接后形成各個四面體，統計所有四面體的體積之和，并作為骨料的真實體積；

步驟2.2：按照比例隨機刪除原始三維點云數據中的部分點，從而對原始三維點云數據進行精簡，得到當前精簡程度下的三維點云數據；

步驟2.3：對當前精簡下的三維點云數據進行Delaunay三角剖分，統計得到的各三角形面片的面積之和，作為當前精簡程度下的骨料表面積，將得到的各三角面片的三個頂點與骨料中心分別連接后形成各個四面體，統計所有四面體的體積之和，并作為當前精簡程度下的骨料體積；

步驟2.4：分別將當前精簡程度下的骨料體積和表面積與步驟2.1得到的真實值比較，得到當前精簡程度下的體積誤差VE和表面積誤差SE；

步驟2.5：若當前骨料體積誤差VE和表面積誤差SE均滿足限值要求，則加大比例后，返回步驟2.2，否則，將上一精簡程度下得到的三維點云數據作為最終精簡后的三維點云數據。