[发明专利]一种基于热核特征的碎片断裂面拼接方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于热核特征的碎片断裂面拼接方法及系统，属于计算机图像处理领域，包括：分别计算待匹配的两个碎片断裂面的局部曲率极大值点，将这些点作为各自的特征点集合；计算所述特征点集合中特征点的热核特征；基于所述特征点的热核特征对所述两个碎片断裂面的所述特征点进行匹配，构建匹配对集合；基于所述匹配对集合，对所述两个碎片断裂面进行拼接。本发明提高了碎片拼接的准确性。

技术领域

本发明涉及计算机图像处理领域，特别涉及一种基于热核特征的碎片断裂面拼接方法及系统。

背景技术

有效的特征描述是实现碎片拼接的关键，在已有的研究中，以曲率、轮廓、断裂面等为代表的特征广泛应用于碎片模型的拼接。单一的轮廓特征较多应用于薄壁碎片的拼接，例如Karasik等人从大量陶器碎片中提取陶器对称轴和轮廓信息用于陶器分析；蔺素珍等人提取薄壁青铜器二维图像碎片的轮廓，并进一步计算其曲率，利用局部极值点邻接点之间的弦长构建特征描述符实现青铜器的有效拼接；樊少荣等人提出分别提取碎片内轮廓曲线和外轮廓曲线，利用碎片曲线形状间的互补实现拼接；周明全等人基于碎片轮廓线提出一种交互式拼接方法,有效实现文物虚拟复原。然而，以轮廓曲线为主要特征的拼接方法缺点是当缺失或腐蚀等原因使得碎片轮廓曲线不能完整呈现时，拼接存在难度和不准确性。

很多碎片往往都有一定厚度，成块状，与薄壁碎片拼接相比，带有厚度的碎片拼接更具有挑战性，通过单一的轮廓特征可能无法进行匹配，提取合适和准确的断裂面特征是解决该类问题的关键。例如李群辉等人通过顶点曲率将完整断裂面分成若干个小的曲面，对这些曲面间的相似度获取对应特征点，进而对碎片进行匹配；MANAY等人提出了积分不变量概念用于二维形状的匹配；Pottmann等人将这一概念扩展到三维模型，利用积分不变量获取曲面的凹凸程度，有效判定特征点，而且提取的特征对数据中的噪声具有鲁棒性，能更好地实现断裂面匹配。

无论是断裂面上顶点的曲率还是积分不变量，这些信息都属于典型的局部特征，碎片的拼接依赖于这些局部特征，而且它们计算容易。然而这种特征缺乏深度，区分能力弱。另一类特征考虑点的邻域的形状分布，典型的是Spin图像，这种特征信息更丰富，因此区分能力更强，它的优点是在刚体变换下保持不变，但是它的计算复杂且费时。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于热核特征的碎片断裂面拼接方法及系统，以提高碎片拼接的准确性。

为实现以上目的，一方面，本发明采用一种基于热核特征的碎片断裂面拼接方法，包括如下步骤：

分别计算待匹配的两个碎片断裂面的局部曲率极大值点，将这些点作为各自的特征点集合；

计算所述特征点集合中特征点的热核特征；

基于所述特征点的热核特征对所述两个碎片断裂面的所述特征点进行匹配，构建匹配对集合；

基于所述匹配对集合，对所述两个碎片断裂面进行拼接。

优选地，所述分别计算待匹配的两个碎片断裂面的局部曲率极大值点，将这些点作为各自的特征点集合包括：

分别计算待匹配的两个碎片断裂面的局部曲率极大值点，将这些点作为各自的初始特征点集合；

将所述特征点进行三角网格化；

将所述三角网格化后的特征点邻域内的点加入到所述初始特征点集合中进行扩展，得到特征点集合。

优选地，所述计算所述特征点集合中特征点的热核特征包括：

计算所述特征点集合中特征点的Laplace-Beltrami算子；

基于所述特征点的Laplace-Beltrami算子计算所述特征点集合中特征点的热核特征。

优选地，采用网格Laplace算子计算所述特征点的Laplace-Beltrami算子。