[发明专利]一种三维模型的骨架提取方法及装置

权利要求书

1.一种三维模型的骨架提取方法，其特征在于，包括以下步 骤：

1)计算三维模型上每个点的曲率，根据所述曲率提取所述三 维模型的关键点；

2)计算所述三维模型上每个点到每个所述关键点的测地距 离，根据所述测地距离中的最小值得到所述三维模型上每个点的 高度值；

3)根据所述高度值将所述三维模型划分为L个高度区间，每 个所述高度区间对应一个结点，相邻的两个所述高度区间中的所 述结点之间存在一条连线，由所述结点和所述连线组成所述三维 模型的骨架；

其中，步骤1)具体包括如下步骤：11)计算三维模型上每个点的曲率， 根据所述曲率计算所述三维模型每个点的显著值；

12)由所述显著值大于预设的阈值的点组成显著点集；

13)提取所述显著点集中的凸点，并对所述凸点进行聚类；

14)提取聚类后的每一凸点类中所述显著值最大的点为关键 点；

其中，步骤11)包括：

计算所述三维模型每个点的两个主曲率k₁和k₂，并计算平均曲 率avg(v)为

根据所述avg(v)计算所述三维模型每个点在尺度空间σ_i中的曲 率C(v，σ_i)为其中，N(v，2σ_i) 为点v在尺度空间σ_i中的邻域，并计算所述三维模型每个点在尺度 空间σ_i中的显著值S(v，σ_i)为S(v，σ_i)＝|C(v，σ_i)-C(v，2σ_i)|；

根据所述S(v，σ_i)计算所述三维模型每个点的显著值S(v)为 其中，M_i为对应尺度空间σ_i中所述三维模 型的最大显著值，为对应尺度空间σ_i中所述三维模型上除M_i以 外的局部极大值点的显著值的平均和，所述局部极大值点为显著 值在邻域N(v，2σ_i)内最大的点；

其中，步骤13)包括：提取所述显著点集中两个主曲率均大于零 的点为凸点；

根据所述凸点的连通性划分连通区域；

并将每个所述连通区域中到其它所述凸点的测地距离之和最 小的凸点设为代表所述连通区域的代表点；

采用K-中心点聚类算法对所述代表点进行聚类。

2.根据权利要求1所述的骨架提取方法，其特征在于，所述 得到三维模型上每个点的高度值包括：

将所述三维模型上每个点v到每个关键点的测地距离值d(v)设 为无穷大，将每个所述关键点到自身的测地距离值d(v)设为0，并 将所有点加入列表List中；

对于所述List中d(v)最小的点v，点v1与所述点v之间有长度 为length(v，v1)的连接边，如果d(v)+length(v，v1)＜d(v1)，则将所述点v1的 测地距离值d(v1)更新为d(v1)＝d(v)+length(v，v1)，更新完所有与所述点 v有连接边的点v1之后，将所述点v从所述List中删除；

重复进行所述更新步骤，直至所述List为空，从而得到所述 三维模型上每个点的测地距离d(v)的最小值，将所述最小值设为所 述三维模型上每个点的高度值。

3.根据权利要求1所述的骨架提取方法，其特征在于，所述 组成三维模型的骨架包括：

将高度值区间[min，max]等分成L份，得到量化高度值 其中，min为所述高度值的最小值， max为所述高度值的最大值；

根据所述量化高度值h_i得到等势线，以得到高度区间序列 {[h_i-1，h_i]}，i＝1，...，L，从而将所述三维模型划分为与所述高度区间对应 的三角片集，每个所述三角片集对应一个结点，相邻的两个所述 三角片集中的所述结点之间存在一条连线，由所述结点和所述连 线组成所述三维模型的骨架。