一种图像边界元处理方法技术

本发明专利技术公开了一种图像边界元处理方法，包括以下步骤，S01：将多维图像从物理空间转化为计算空间；在步骤S01中包括以下步骤：S011：判别多维图像是否存在奇性边界，若存在，则进入步骤S012；若不存在，则进入步骤S013；S012：利用光滑粒子将奇性边界消除，进入步骤S013；S013：将多维图像进行网格剖分，转化成计算空间；S02：利用边界积分方程求解所划分的网格边界；S03：利用外推法对网格边界进行加速收敛；S04：构造网格边界的内部场和外部场。本发明专利技术利用光滑粒子方法，将图像的物理空间转换为计算空间，所转换的计算空间适用于外推法以增加计算精度，且减少网格处理数量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像边界处理领域，特别是一种图像边界元处理方法。
技术介绍
光滑粒子法是一种拉格朗日无网格粒子方法。它利用核函数对物理问题进行近似处理，用离散的粒子来描述宏观连续分布微观仍为粒子的流体，而每个粒子则携带了其所在位置的流体的各种性质，如质量、密度、速度、能量等。光滑粒子法由Lucy(1977)和Gingold&Monaghan(1977)相互独立地提出，用于处理天体物理问题。之后，光滑粒子法扩展应用到气体动力学、不可压缩、爆炸、固体力学和弹性体等领域。图像中经常会出现奇性边界，对于奇性边界的处理上，目前传统方法有多种处理方式，比如使用多极边界元方法。然而，使用多级边界元方法时，会增加大量的辅助计算，并且无法使用外推法以提高精确度。同时，多级边界元方法生成的矩阵，其条件数非常大，在矩阵求逆上会产生新的问题。并且，在处理奇性问题上，尤其是在处理最困难的裂缝等问题上，精度不高，且非常消耗机器时间。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种图像边界元处理方法，利用光滑粒子方法，将图像的物理空间转换为计算空间，所转换的计算空间适用于外推法以增加计算精度，且减少网格处理数量。本专利技术的技术方案是：一种图像边界元处理方法，包括以下步骤，S01：将多维图像从物理空间转化为计算空间；在步骤S01中包括以下步骤：S011：判别多维图像是否存在奇性边界，若存在，则进入步骤S012；若不存在，则进入步骤S013；S012：利用光滑粒子将奇性边界消除，进入步骤S013；S013：将多维图像进行网格剖分，转化成计算空间；S02：利用边界积分方程求解所划分的网格边界；S03：利用外推法对网格边界进行加速收敛；S04：构造网格边界的内部场和外部场。进一步的，在所述步骤S02中包括以下步骤：S021：在计算空间中，对所划分的网格边界进行积分方程离散；S022：判断是否是奇性边界，若是，则进入步骤S023；若不是，则进入步骤S024；S023：利用光滑粒子变换，重新构造积分方程离散形式；S024：对离散的积分方程进行计算求解。进一步的，在所述步骤S03中包括以下步骤：S031：剖分任意一网格，设定不同的低精度下的剖分特征参量；S032：求出低精度下不同的剖分特征参量所对应的网格边界的解；S033：通过低精度下的网格边界的解，推算出更高精度下的网格边界的解。进一步的，在所述步骤S031中，所述剖分特征参量包括h、在所述步骤S032中，不同的剖分特征参量所对应的网格边界的解为：S1、S2；在所述步骤S033中，更高精度下的参量包括其中，a＞1。进一步的，所述步骤S012中包括以下步骤：S0121：选择利用光滑粒子变换的函数类，这类函数满足：在奇点，函数值为0；在奇点附近，函数值趋向于0；且导数非0。进一步的，在所述步骤S0121中，利用光滑粒子变换的函数类为sim函数类，双幂函数类中的一类。进一步的，在所述步骤S013中包括以下步骤：S0131：将没有奇性边界的多维图像直接从物理空间转化为计算空间时，其物理空间与计算空间一致；S0132：将有奇性边界的多维图像从物理空间转化为计算空间时，其物理空间与计算空间不一致。本专利技术的优点是：本专利技术的图像边界元处理方法，使用了特殊的光滑粒子处理方法，使得在处理裂缝等强奇性的问题时，可以和普通的边界一样的处理，并且并不增加计算量；且在后期处理时，适用于外推法以增加计算精度，且减少网格处理数量；可以降低处理裂缝等机时消耗，同时可以提高精度，提高研发效率，降低成本。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的描述。图1为专利技术实施例的图像边界元处理方法的步骤流程图。图2为专利技术实施例的所列出的具有代表性的奇性角点示意图。具体实施方式实施例：如图1所示，一种图像边界元处理方法，包括以下步骤。S01：将多维图像从物理空间转化为计算空间。具体的，在步骤S01中包括以下步骤。S011：判别多维图像是否存在奇性边界，若存在，则进入步骤S012；若不存在，则进入步骤S013。S012：利用光滑粒子将奇性边界消除，进入步骤S013。进一步的，所述步骤S012中包括以下步骤。S0121：选择利用光滑粒子变换的函数类，这类函数满足：在奇点，函数值为0；在奇点附近，函数值趋向于0；且导数非0。进一步的，在所述步骤S0121中，利用光滑粒子变换的函数类为sim函数类，双幂函数类中的一类。S013：将多维图像进行网格剖分，转化成计算空间。进一步的，在所述步骤S013中包括以下步骤。S0131：将没有奇性边界的多维图像直接从物理空间转化为计算空间时，其物理空间与计算空间一致。S0132：将有奇性边界的多维图像从物理空间转化为计算空间时，其物理空间与计算空间不一致。在工业制图人员将CAD图像主要是边界模型建立完成之后，要做一次判别，判别该模型是否具有很强的奇性(就是有一些如图2所示的角点)。图2列出了三个代表性的奇性角点，图2中，(a)表示角度小于30°的角；(b)表示相切的角；(c)表示裂缝，就完全是0°角的边界。首先，要判断这样的二维和三维的奇性角点是否存在。如果不存在，则我们将不进行光滑粒子转换，而直接进行网格剖分，直接生成计算空间网格(这个情况下，物理空间和计算空间一致)。如果存在，则使用光滑粒子转换，将物理空间转换成计算空间，在计算空间中重新分配网格，生成计算空间网格。在利用光滑粒子转换时，首先选择设计一类光滑粒子函数类(sim函数类、双幂函数类等)，这类函数满足，在奇点函数值等于0，在奇点附近函数值取向于0，但是导数非0，所以作为变换是正则的。使用该正则变换，将原来的物理空间，变换到新的参数空间中，就是我们说的计算空间。这样我们可以得到在新的参数下的计算空间。S02：利用边界积分方程求解所划分的网格边界。进一步的，在所述步骤S02中包括以下步骤。S021：在计算空间中，对所划分的网格边界进行积分方程离散。S022：判断是否是奇性边界，若是，则进入步骤S023；若不是，则进入步骤S024。S023：利用光滑粒子变换，重新构造积分方程离散形式。S024：对离散的积分方程进行计算求解。S03：利用外推法对网格边界进行加速收敛。在传统的边界元处理时，对于无奇性的问题，可以使用外推法收敛，但是由于上述提到的奇性的出现，使得外推法无法使用，原因是得到的解在物理空间内无法得到Taylor展开。而由于我们使用了光滑粒子，将物理空间的计算转化成计算空间的转化，在计算空间内，可以通过taylor展开得到近似阶，使得外推法可以进行。例如。S031：剖分任意一网格，设定不同的低精度下的剖分特征参量，剖分特征参量包括h、S032：求出低精度下不同的剖分特征参量所对应的网格边界的解，解分别为：S1、S2。S033：通过低精度下的网格边界的解，推算出更高精度下的网格边界的解。更高精度下的参量包括其中，a＞1。即利用中得到的解：S1和S2，得到外推值。通常一级外推，使用h和h/2网格，可以得到h/4的网格特征的计算精度。S04：构造网格边界的内部场和外部场。应当指出，对于经充分说明的本专利技术来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本专利技术的说明，而不是对本专利技术的限制。总之，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像边界元处理方法，其特征在于，包括以下步骤，S01：将多维图像从物理空间转化为计算空间；在步骤S01中包括以下步骤：S011：判别多维图像是否存在奇性边界，若存在，则进入步骤S012；若不存在，则进入步骤S013；S012：利用光滑粒子将奇性边界消除，进入步骤S013；S013：将多维图像进行网格剖分，转化成计算空间；S02：利用边界积分方程求解所划分的网格边界；S03：利用外推法对网格边界进行加速收敛；S04：构造网格边界的内部场和外部场。

【技术特征摘要】
1.一种图像边界元处理方法，其特征在于，包括以下步骤，S01：将多维图像从物理空间转化为计算空间；在步骤S01中包括以下步骤：S011：判别多维图像是否存在奇性边界，若存在，则进入步骤S012；若不存在，则进入步骤S013；S012：利用光滑粒子将奇性边界消除，进入步骤S013；S013：将多维图像进行网格剖分，转化成计算空间；S02：利用边界积分方程求解所划分的网格边界；S03：利用外推法对网格边界进行加速收敛；S04：构造网格边界的内部场和外部场。2.根据权利要求1所述的图像边界元处理方法，其特征在于，在所述步骤S02中包括以下步骤：S021：在计算空间中，对所划分的网格边界进行积分方程离散；S022：判断是否是奇性边界，若是，则进入步骤S023；若不是，则进入步骤S024；S023：利用光滑粒子变换，重新构造积分方程离散形式；S024：对离散的积分方程进行计算求解。3.根据权利要求1所述的图像边界元处理方法，其特征在于，在所述步骤S03中包括以下步骤：S031：剖分任意一网格，设定不同的低精度下的剖分特征参量；S032：求出低精度下不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：张麟，
申请(专利权)人：张麟，
类型：发明
国别省市：江苏;32