[发明专利]一种三维几何形状特征描述方法及系统

权利要求书

1.一种三维几何形状的特征描述方法，包括以下步骤：

(1)计算三维几何形状的参考点，记为第一参考点，所述参考点是指在旋转、平移和缩放情况下，与三维几何形状边界相对位置不变的点；

(2)求取所述三维几何形状边界曲面上标示曲率变化特征的特征点；

(3)求取所述特征点信息，将所述特征点信息按照空间位置关系进行组合，用特征点信息组合来描述三维几何形状的特征；所述特征点信息包括特征点与第一参考点的空间位置关系信息。

2.如权利要求1所述的三维几何形状的特征描述方法，其特征在于：步骤(1)中所述第一参考点为三维几何形状边界曲面的几何中心。

3.如权利要求2所述的三维几何形状的特征描述方法，其特征在于：所述几何中心的计算方法如下：

设定三维几何形状边界曲面单位面积质量为1，求取边界曲面的质量中心，所述质量中心便是三维几何形状边界曲面的几何中心。

4.如权利要求1～3中任一项所述的三维几何形状的特征描述方法，其特征在于：步骤(2)中所述特征点的求取方法如下：

(a)计算三维几何形状边界曲面上各点的曲率信息；

(b)根据所述曲率信息和边界曲面的局部形状特征确定三维几何形状边界曲面的特征域，所述特征域包括特殊点、特殊空间线段和特殊空间曲面；

(c)在所述特征域中确定特征点。

5.如权利要求4所述的三维几何形状的特征描述方法，其特征在于：步骤(b)中所述特殊点是指在边界曲面的一个邻域内，该点具有高斯曲率的极值；

所述特殊空间线段满足如下条件：①特殊空间线段上的点的主曲率中最大法曲率具有极值，最小法曲率不具有极值，或者主曲率中最小法曲率具有极值，最大法曲率不具有极值；②特殊空间线段上的点构成空间闭合或不闭合线段；

所述特殊空间曲面是指可由数学方程描述的局部边界曲面。

6.如权利要求5所述的三维几何形状的特征描述方法，其特征在于：步骤(c)中所述确定特征点的方法如下：

将特殊点作为第一类特征点；

求取特殊空间线段对应的平面几何形状的参考点，记为第二参考点，将其作为第二类特征点；所述第二参考点是指在旋转、平移和缩放情况下，与所述特殊空间线段对应的平面几何形状相对位置不变的点；

求取特殊空间曲面对应的参考点，记为第三参考点，将其作为第三类特征点；所述第三参考点是指在旋转、平移和缩放情况下，与所述特殊空间曲面相对位置不变的点。

7.如权利要求6所述的三维几何形状的特征描述方法，其特征在于：如果特殊空间曲面的特征能够被特殊空间线段所描述，则该特殊空间曲面不需设置特征点；如果特殊空间线段的特征能够被特殊点所描述，则该特殊空间线段不需设置特征点。

8.如权利要求6所述的三维几何形状的特征描述方法，其特征在于：步骤(3)中所述特征点信息包括特征点类型，以第一参考点为极点的特征点三维极坐标矢量长度和极角。

9.如权利要求8所述的三维几何形状的特征描述方法，其特征在于：所述特征点信息还包括附加特征信息，不同类型的特征点附加不同的特征信息。

10.如权利要求9所述的三维几何形状的特征描述方法，其特征在于：对于第一类特征点，其附加特征信息包括：特征点分类代码，特征点的外法线与特征点三维极坐标矢量的夹角，连续曲面点的主曲率中最大法曲率和最小法曲率，两曲面交线点或多曲面相交点的主曲率中最大法曲率和最小法曲率，特征点周边高斯曲率等于常数或单调变化区域面积与三维几何形状表面积的比值；所述特征点类型包括连续曲面点、两曲面交线点、多曲面相交点。

11.如权利要求9所述的三维几何形状的特征描述方法，其特征在于：对于第二类特征点，其附加特征信息包括：特殊空间线段所在平面过特征点的法线与特征点三维极坐标矢量的夹角，特殊空间线段对应平面几何图形的特征信息，特殊空间线段两侧高斯曲率等于常数或单调变化区域面积与三维几何形状表面积的比值。

12.如权利要求9所述的三维几何形状的特征描述方法，其特征在于：对于第三类特征点，其附加特征信息包括：特殊空间曲面的类型代码，对不同类型特殊空间曲面选择不同特征信息，反映特殊空间曲面的细致特征和特殊空间曲面与特征点和参考点的方位关系。