[发明专利]基于结点中心漂移分裂的佛像表面采样数据R树优化方法

说明书

本发明提供一种基于上溢结点中心漂移分裂的实物表面采样数据R树优化方法，属于产品逆向工程领域，其特征在于：读取点云文件中的数据到线性表存储结构中；将线性表中的数据逐个插入点云的动态索引中；选取数据所要插入的结点；若结点发生溢出，则基于上溢结点中心漂移对结点进行分裂，并将分裂后得到的结点插入到动态索引中；若点云文件中数据全部插入，则三维点云的动态索引构建完成。本发明方法不仅能够快速构建实物表面采样数据的R树动态索引结构，且能够提高R树动态索引结构的查询效率。

技术领域

本发明提供基于结点中心漂移分裂的佛像表面采样数据R树优化方法，可用于改善佛像表面采样数据R树动态索引结构的性能，属于产品逆向工程领域。

背景技术

在逆向工程中，高效稳定的空间索引结构可有效提高点云数据精简、三角剖分等的运算效率，因此具有良好性能的空间索引对于处理实物表面采样数据的存取查询以及曲面重建等具有重要意义。

目前，空间索引主要分为静态索引和动态索引两种。主流的静态索引包括空间栅格、八叉树等，其构建方法简单，存取方便，但构建静态索引时必须预知空间对象的分布范围，因此树的结构不能根据实际数据的分布情况进行动态调整，在空间数据分布比较密集的区域，八叉树的高度过大，导致性能不稳定。动态索引在插入或者删除时能够自动调整索引树结构，以保持最佳的检索效率。因此，为了能够有效检索实物表面采样数据且能够有效管理超出主存容限的实物表面采样数据，应选用动态索引结构。

R树是目前最流行的动态索引结构之一，其是一种具有优良空间数据动态索引性能的高度平衡树，允许结点相互重叠。目前应用较为广泛的R树有BECKMAN等在《The r*-tree:an efficient and robust access method for points and rectangles》(International Conference on Management of data,1990.)中所述的R*树基于MBR(最小包围矩形)增量、重叠区域增量等优化准则实现选轴分裂，实现了数据的动态插入，但其需要计算大量重叠度，导致运算量过大，影响了构建效率，以及在《Arevised r*-tree incomparison with related index structures》(Proceedings of the 2009ACM SIGMODInternational Conference on Management of data,2009)中所述的将R*树改进优化的RR*树，其可根据数据插入过程中结点包围盒中心的偏移方向进行结点分裂优化，使得数据插入与空间查询效率优于R*树与Hilbert树，但其数据结构与R树不相容，导致R树的子树选择、结点删除以及索引合并等算法均需进行相应调整；THEODORIDIS等在《Revisiting r-tree construction principles》(Advances in Databases and Information Systems,2002)中所述的CR树，其将R树上溢结点分裂问题视为典型的聚类问题，其分裂过程中的计算代价明显低于R*树，数据插入代价与R树相仿，查询性能与R*树相近，不需要强制重插等复杂技术，易于维护，但其结点簇数的确定问题一直缺乏较好的解决方法；孙殿柱等在《R*-树结点多目标遗传分裂算法》(计算机辅助设计与图形学学报，2013，25(10)：1454-1459)中所述的采用遗传多目标优化求解结点分裂的近似全局最优解集并以结点最小包围盒的重叠度和体积作为评价标准选取最佳分裂解，但其在构建过车中，计算量过大，时间复杂度过高，影响了构建效率。

综上所述，目前的实物表面采样数据的动态空间索引结构存在构建效率低下、计算机运行内存消耗高等缺点，因此，为实物表面采样数据进一步优化并构建高效稳定的动态索引结构已成为本领域技术人员有待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对目前R树结点分裂方法存在的主要问题，提出一种基于结点中心漂移分裂的佛像表面采样数据R树优化方法，不仅能够提高R树结点的分裂效率与构建效率，而且能够有效提高R树的k近邻查询效率。