一种三维模型网格自适应一致性邻域计算方法技术

本发明专利技术公开了一种三维模型网格自适应一致性邻域计算方法，包括以下步骤：采用三角网格的几何拓扑获取包含三角网格每个面的一环邻域集合；对于每个面的一环邻域集合，采用邻域一致性度量函数获取每个面的初始一致性邻域；对所述初始一致性邻域，采用改进归一化图分割方法迭代获取分割结果；对于所述分割结果，采用邻域一致性变化函数判定是否继续迭代分割，若是，则采用改进归一化图分割方法进一步分割，直至达到条件分割结束，输出每个面最终的自适应一致性邻域。本发明专利技术在三角网格优化处理中，能够为每个面计算出可靠的一致性邻域，尤其是在结构复杂的区域。该方法可以为网格去噪应用领域的算法提供可靠的指导信息。格去噪应用领域的算法提供可靠的指导信息。格去噪应用领域的算法提供可靠的指导信息。

【技术实现步骤摘要】
一种三维模型网格自适应一致性邻域计算方法


[0001]本专利技术涉及三维网格数据处理领域，尤其涉及一种三维模型网格自适应一致性邻域计算方法。

技术介绍

[0002]三角网格是多边形网格的一种，多边形网格又被称为“Mesh”，是计算机图形学中用于为各种不规则物体建立模型的一种数据结构。现实世界中的物体表面直观上看都是由曲面构成的；而在计算机世界中，由于只能用离散的结构去模拟现实中连续的事物。所以现实世界中的曲面实际上在计算机里是由无数个小的多边形面片去组成的。比如一些常见的模型，在计算机渲染后由肉眼看是十分平滑的曲面，而实际上，计算机内部使用了大量的小三角形片去组成了这样的形状。这样的小面片的集合就被称作Mesh。Mesh既可以由三角形组成，也可以由其他平面形状如四边形，五边形等组成；由于平面多边形实际上也能再细分成三角形。所以，使用全由三角形组成的三角网格(Triangle Mesh)来表示物体表面也是具有一般性的。
[0003]获取三角网格中每个面的自适应一致性邻域是几何处理领域中需要解决的重要问题之一。获取一致性邻域是网格去噪，网格去细节，网格分割等应用中重要的环节。传统的一致性邻域受几何拓扑的限制，在结构复杂的区域，无法获取不包含特征的一致性邻域。这将导致在网格去噪中复杂的尖锐特征难以恢复；在网格去细节处理中不能准确的分辨纹理信息和结构信息，导致结构信息被模糊；在网格分割应用中，不能准确的找到特征分割线。

技术实现思路

[0004]针对以上技术问题，需要采用一种自适应的一致性邻域处理几何信息，尤其是在结构复杂的区域内。
[0005]本专利技术提出一种在三角网格中获取自适应一致性邻域的获取方法，具体包括以下步骤：
[0006]S101：采用三角网格的几何拓扑获取包含三角网格每个面的一环邻域集合；
[0007]S102：对于每个面的一环邻域集合，采用邻域一致性度量函数获取每个面的初始一致性邻域；
[0008]S103：对所述初始一致性邻域，采用改进归一化图分割方法迭代获取分割结果；
[0009]S104：对于所述分割结果，采用邻域一致性变化函数判定是否继续迭代分割，若是，则采用改进归一化图分割方法进一步分割，否则跳转至步骤S105；
[0010]S105：分割结束，输出每个面最终的自适应一致性邻域。
[0011]进一步地，步骤S102中，所述邻域一致性度量函数的表达式如式(1)所示：
[0012]C(p
ij
,f
i
)＝F(p
ij
)
·
S(p
ij
,f
i
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0013]式(1)中，f
i
表示三角网格中的任意一个面，p
ij
表示面f
i
一环邻域集合中的任意一
个邻域元素；F(p
ij
)度量邻域p
ij
的平整度；S(p
ij
,f
i
)度量邻域p
ij
与面f
i
法向量朝向一致性程度；C(p
ij
,f
i
)为邻域一致性度量函数，度量邻域p
ij
的一致性程度。
[0014]进一步地，F(p
ij
)的表达式如式(2)所示：
[0015][0016]式(2)中，f
k
为三角网格中不同于面f
i
的任意另一个面；n
j
、n
k
分别表示面f
i
、f
k
的面法向量；表示邻域p
ij
的平均面积；表示邻域p
ij
的的平均面法向量；A
j
表示面f
i
的面积。
[0017]进一步地，S(p
ij
,f
i
)的表达式如式(3)所示：
[0018][0019]n
i
表示三角网格中与n
j
相邻的任意一个面。
[0020]进一步地，步骤S103中所述的改进归一化图分割方法通过图权重边进行；图分割的分割线从相对图权重边的权重值小的穿过；所述图权重边表示为式(4)：
[0021][0022]式(4)中W
ij
为图权重边的权重；α为缩放阈值，它的取值与n
i
，n
j
之间的角度有关，具体为：θ为预设的角度阈值；σ
P
表示高斯函数的高斯核数值大小。
[0023]进一步地，步骤S104中所述邻域一致性变化函数的表达式如式(5)：
[0024][0025]式(5)中，表示邻域分割后包含面fi的邻域结果，ε为预设正值；t表示分割次数。
[0026]步骤S104中采用邻域一致性变化函数判定是否继续迭代分割，具体为：当分割次数t小于预设的次数阈值且小于预设的结果阈值时，则继续分割，否则结束分割。
[0027]本专利技术提供的有益效果是：在三角网格优化处理中，能够为每个面计算出可靠的一致性邻域，尤其是在结构复杂的区域。该方法可以为网格去噪应用领域的算法提供可靠的指导信息，从而可以从噪音中恢复原有的结构信息和细节信息。同时该方法也可以为工业、医疗等领域三维信息处理平台提供技术支持。
附图说明
[0028]图1是一种三维模型网格自适应一致性邻域计算方法的流程图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。
[0030]请参阅图1，图1是本专利技术一种三维模型网格自适应一致性邻域计算方法的流程图，具体包括下面步骤：
[0031]S101：采用三角网格的几何拓扑获取包含三角网格每个面的一环邻域集合；
[0032]三角网格的几何拓扑表示了三角网格之间的连接关系，本专利技术通过三角网格的几何拓扑获取三角网格中每个面的一环邻域集合；
[0033]其中三角网格的几何拓扑，可使用CGAL库得到；一环邻域，指与三角形三个顶点共顶点的面的集合；
[0034]S102：对于每个面的一环邻域集合，采用邻域一致性度量函数获取每个面的初始一致性邻域；
[0035]所述邻域一致性度量函数的表达式如式(1)所示：
[0036]C(p
ij
,f
i
)＝F(p
ij
)
·
S(p
ij
,f
i
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0037]式(1)中，f
i
表示三角网格中的任意一个面，p
ij
表示面f
i
一环邻域集合中的任意一个邻域元素；F(p
ij...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维模型网格自适应一致性邻域计算方法，其特征在于：具体包括以下步骤：S101：采用三角网格的几何拓扑获取包含三角网格每个面的一环邻域集合；S102：对于每个面的一环邻域集合，采用邻域一致性度量函数获取每个面的初始一致性邻域；S103：对所述初始一致性邻域，采用改进归一化图分割方法迭代获取分割结果；S104：对于所述分割结果，采用邻域一致性变化函数判定是否继续迭代分割，若是，则采用改进归一化图分割方法进一步分割，否则跳转至步骤S105；S105：分割结束，输出每个面最终的自适应一致性邻域。2.如权利要求1所述的一种三维模型网格自适应一致性邻域计算方法，其特征在于：步骤S102中，所述邻域一致性度量函数的表达式如式(1)所示：C(p
ij
,f
i
)＝F(p
ij
)
·
S(p
ij
,f
i
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式(1)中，f
i
表示三角网格中的任意一个面，p
ij
表示面f
i
一环邻域集合中的任意一个邻域元素；F(p
ij
)度量邻域p
ij
的平整度；S(p
ij
,f
i
)度量邻域p
ij
与面f
i
法向量朝向一致性程度；C(p
ij
,f
i
)为邻域一致性度量函数，度量邻域p
ij
与面f
i
的一致性程度。3.如权利要求2所述的一种三维模型网格自适应一致性邻域计算方法，其特征在于：F(p
ij
)的表达式如式(...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋振振，郭明强，黄颖，刘郑，钟赛尚，韩成德，杨亚仑，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：