[发明专利]一种基于ART属性树的三维网格模型特征表示方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种网格模型特征的表示方法，具体是涉及一种基于ART属性树的三维网格模型特征表示方法。

背景技术

随着计算机图形技术以及硬件设备技术的不断发展，三维网格模型在不同的领域中得到了越来越多的应用。因此，如何对三维网格模型进行高效的分析处理成为了工业界一个急需解决的问题。

在对三维网格的分析处理技术中，其中一项关键的技术是如何在计算机内部对三维网格模型的特征进行描述，从而使得模型之间的相似性计算成为可能。而在描述三维网格模型的众多几何特征中，拓扑结构是一种非常重要的能够反映模型特征的属性，提取三维模型的拓扑结构特征是一项技术难题。目前研究人员主要使用Reeb图技术来提取三维网格模型的拓扑特征，但是Reeb图得到的拓扑结构往往是采用图的数据结构进行表示，而图的匹配是一项非常耗时的工作。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种基于ART(Attributed Root Tree)属性树的三维网格模型特征表示方法。

技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种基于ART属性树的三维网格模型特征表示方法，该方法包含步骤如下：

(1)遍历三维网格模型所有顶点对应的实数值，该实数值为依附在顶点上的值，一般为该顶点的曲率值，然后找到对应实数值的最大值和最小值；

(2)设定参数——阈值个数L，并构造出阈值集合；其中参数L是可以任意设定的。

(3)根据阈值构造出L个Reeb图；

(4)根据构造出的Reeb图构造ART属性树。

步骤(2)中计算出L个阈值的具体方法是：给定一个参数L，使用如下方式计算平均间隔：

根据上式可得到L个阈值构成的集合Φ＝{θ_i|θ_i＝v_min+iΔ}，i＝1，2，...，L

步骤(3)中构造Reeb图的过程为：

(10)设置1个计数器i，初始化为1，用于选择第i个阈值；

(11)初始化集合V_s为空集，该集合用于记录当前被阈值选中的顶点的集合；

(12)对三维模型表面的所有顶点进行遍历，将不超过阈值θ_i的顶点加入集合V_s中；

(13)根据顶点的连通性，将V_s中的顶点划分为若干个连通分量；

(14)对每一个连通分量计算出其所对应的顶点集合的质心位置，该位置作为最后生成的ART属性树的一个节点；

(15)构造阈值θ_i下的Reeb图R_i；

(16)计数器i自增1，选择下一个阈值进行运算；

(17)将计数器i与设定的参数L进行比较，若i的值大于参数L，结束整个Reeb图的构建过程完毕；若i的值小于等于参数L，返回步骤(11)执行。

步骤(4)中构造ART树的步骤是：

(21)重新设置一个计数器i，并且将其赋初值为1，用于选择当前已经处理的Reeb图；

(22)将计数器i的值与参数L进行比较，若i的值小于参数L，执行步骤(23)；若当前的i值大于等于参数L，整个ART树构造结束；

(23)设置一个新的计数器j，并将其初始化为1，该计数器用于对Reeb图R_i中的节点进行遍历；

(24)将j的值与R_i的节点数比较，如果j小于R_i的节点数，执行步骤(26)；如果j大于等于R_i的节点数，执行步骤(25)，然后返回步骤(22)；

(25)计数器i自增1，让i指向下一个Reeb图；

(26)判断当前的节点n_j在下一个Reeb图R_i+1中是否存在父节点n，若存在，标志flag设置为true；若不存在，标志flag设置为false；

(27)检测标志flag，如果flag为true，执行步骤(28)；如果标flag为false，执行步骤(29)；

(28)构造ART树的有向边，从节点n_j建立一条有向边指向节点n；

(29)将计数器j增加1然后回到步骤(24)。