一种基于高度估计的浮雕提取方法技术

本发明专利技术涉及基于高度估计的浮雕提取方法，包括：通过激光扫描设备获取数字化的浮雕数据M并输入计算机中；通过向量积的方法得到各个三角面片法矢量然后过滤该三角面片的法矢量从而获得基曲面法矢量利用全局最小化的方法计算方程式Ah＝dh，求出每一个顶点相对于基曲面的高度值h；采用聚类技术分析高度值，自动化确定基曲面和浮雕细节的分割阀值，然后根据此阀值浮雕数据M分割成两部分，基曲面G和浮雕面R，且G∪R＝M。采用新颖的滤波器过滤原法矢量，获得更加准确的基曲面的法矢量，能自动确定基曲面和浮雕纹饰的分割阀值，从而分割出基曲面和浮雕纹理；该算法具有较高的时效性，在时间性能上与其他算法相比大幅度提升；同时也能较好的提取浮雕的细节特征。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三维网格模型的分割
，尤其是一种基于高度估计的浮雕提取方法。
技术介绍
浮雕作为一种艺术形式，具有极高艺术欣赏性，应用广泛。传统的浮雕制作周期长、生产效率低等，存在许多不足。因此，采用逆向工程方法重构出带有浮雕的物体三维模型，并利用计算机技术将三维浮雕模型呈现在屏幕中，从而能对浮雕进行分析、提取、再创作变得至关重要。目前，有一批国内外的学者对于浮雕提取研究取得一些进展。其中有Zatzarinni等人提出浮雕细节是基曲面沿法矢量的凸起或凹陷，该方法粗略估计基曲面的法矢量，用共轭梯度法计算出每点高度后，使用高斯混合模型进行聚类分析，最后过滤出浮雕的细节。这种方法对浅浮雕的提取效果比较好，例如文物浮雕的提取，然而该方法只是大致估计基曲面的法矢量，会导致该法矢量的估计不够准确，影响到最终的浮雕提取效果。Liu等人提出具有不同背景的浮雕提取，认为浮雕是附着于基曲面上的，因此浮雕的提取问题实质就是网格分割的问题，计算出网格的分割边界，从而提取出浮雕的细节。然而Liu等人提出的算法只适用于提取特殊的浮雕，例如重复性纹理的浮雕、光滑背景的浮雕，且无法实现自动提取，需要用户手动提供引导信息来提取浮雕，该算法在具体的应用中往往也都比较费时，时间性能比较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提取效果好、适用性更加广泛，能够完全实现自动化的提取浮雕细节，并且在时间性能上也有较大提升的基于高度估计的浮雕提取方法。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种基于高度估计的浮雕提取方法，该方法包括下列顺序的步骤：(1)通过激光扫描设备获取数字化的浮雕数据M并输入计算机中；(2)通过向量积的方法得到各个三角面片法矢量然后过滤该三角面片的法矢量从而获得基曲面法矢量(3)在基曲面法矢量基础上，利用全局最小化的方法计算方程式Ah＝dh，求出每一个顶点相对于基曲面的高度值h，该方程式中A表示稀疏矩阵，h表示三角网格上每个顶点相对于基曲面的高度值，dh表示三角网格上每条边投影到该边法矢量上距离；(4)采用聚类技术分析高度值，自动化确定基曲面和浮雕细节的分割阀值，然后根据此阀值把步骤(1)中获得的浮雕数据M分割成两部分，即基曲面G和浮雕面R，且G∪R＝M。所述步骤(1)具体包括：首先使用三维激光扫描设备，设置仪器扫描的范围、幅度、精度参数，完成浮雕模型的扫描，然后将三角网格浮雕模型输入计算机中；该三角网格浮雕模型表示为：M＝(VM,EM,FM)，其中，VM＝{vi|i＝1,…,N(v)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高度估计的浮雕提取方法，该方法包括下列顺序的步骤：(1)通过激光扫描设备获取数字化的浮雕数据M并输入计算机中；(2)通过向量积的方法得到各个三角面片法矢量然后过滤该三角面片的法矢量从而获得基曲面法矢量(3)在基曲面法矢量基础上，利用全局最小化的方法计算方程式Ah＝dh，求出每一个顶点相对于基曲面的高度值h，该方程式中A表示稀疏矩阵，h表示三角网格上每个顶点相对于基曲面的高度值，dh表示三角网格上每条边投影到该边法矢量上距离；(4)采用聚类技术分析高度值，自动化确定基曲面和浮雕细节的分割阀值，然后根据此阀值把步骤(1)中获得的浮雕数据M分割成两部分，即基曲面G和浮雕面R，且G∪R＝M。

【技术特征摘要】
2016.07.11 CN 20161054407211.一种基于高度估计的浮雕提取方法，该方法包括下列顺序的步骤：(1)通过激光扫描设备获取数字化的浮雕数据M并输入计算机中；(2)通过向量积的方法得到各个三角面片法矢量然后过滤该三角面片的法矢量从而获得基曲面法矢量(3)在基曲面法矢量基础上，利用全局最小化的方法计算方程式Ah＝dh，求出每一个顶点相对于基曲面的高度值h，该方程式中A表示稀疏矩阵，h表示三角网格上每个顶点相对于基曲面的高度值，dh...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏明强，陈海妹，李维诗，于连栋，夏豪杰，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34