[发明专利]一种基于多阶段变形重构的三维模型球表达计算方法

权利要求书

1.一种应用三维模型球表达的多阶段变形重构方法，包括：

步骤1、将输入的三维模型处理成稠密点云模型，并进行多分辨率点云抽象预处理，得到抽象预处理点云模型，其中，所述将输入的三维模型处理成稠密点云模型，并进行多分辨率点云抽象预处理，得到抽象预处理点云模型，包括：

步骤1.1、对所述三维模型进行点云下采样处理，以生成相对稀疏的点云模型；

步骤1.2、对所述相对稀疏的点云模型进行高斯重散布处理，以生成所述抽象预处理点云模型；

步骤2、将稠密点云模型输入特征提取模块，进行预定数目次点云下采样并提取不同抽象层级的高维特征向量，得到高维特征向量集合；

步骤3、将高维特征向量、模板球点云和抽象预处理点云模型输入至点云变形重构模块，生成重构点云模型，重复预定数目次步骤3，得到变形重构点云模型，其中，所述点云变形重构模块是将每次的输入点云进行逐点偏移，得到变形后的点云，所述点云变形重构模块的输入是上一抽象层级的三维点云，以及当前抽象层级的高维特征向量，输出是对应每一个输入点云的变形重构逐点偏移量叠加到输入点云后，得到的变形后的点云，所述将高维特征向量、模板球点云和抽象预处理点云模型输入至点云变形重构模块，生成重构点云模型，重复预定数目次步骤3，得到变形重构点云模型，包括：

步骤3.1、将抽象预处理点云模型输入至点云变形重构模块；

步骤3.2、基于所述模板球点云和所述高维特征向量，通过深度神经网络预测逐点的变形偏移量，进而输出变形后的重构点云模型，得到变形重构点云模型，其中，在变形重构优化过程中，包含两个目标约束条件，所述目标约束条件包括多阶段形状相似性约束条件和点集变形拓扑一致性约束条件，所述多阶段形状相似性约束条件是用于在多阶段变形重构过程中，保持各个阶段的重构结果与预处理的多分辨率点云抽象预处理结果的约束，所述点集变形拓扑一致性约束条件是用于在多阶段变形重构过程中，保持步骤3中相邻点的变形偏移相似的约束，作为变形正则项约束；

步骤4、提取步骤3中多阶段的变形重构过程信息，将多阶段的变形重构过程信息与模板球点云共同组成描述该三维模型的完备信息，得到三维模型球表达，其中，所述多阶段的变形重构过程信息是重复预定数目次步骤3所生成的变形重构过程信息，变形重构过程信息包括变形重构逐点偏移量和高维特征向量；

步骤5、基于三维模型球表达，得到三维模型到模板球点云的稠密对应关系和不同三维模型之间的稠密对应关系，其中，稠密对应关系适用于多种三维几何解析与编辑应用。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，对于任意变形阶段，利用倒角距离CD度量重构点云与目标点云的相似程度，点集距离为CD，形状相似性约束条件为：

其中，k表示抽象等级序号，L_CD(k)表示第k个变形阶段S^k与T^k的CD，S^k表示第k抽象层级的抽象预处理点云模型，T^k是第k抽象层级的变形重构模型，p_i表示点云模型S^k中的点，q_j表示是点云模型T^k中的点；

上式计算两个点集之间的距离，具体计算方式为，对于集合S^k中的任意点，计算所述任意点与所述任意点在集合T^k中的最近点的距离平方，该度量具有对称性；

多阶段的形状相似性约束条件为：

其中，L₁(k)表示在k个变形阶段中，抽象预处理点云模型与变形重构点云模型中的CD之和，k表示抽象层级序号，K表示抽象层级的个数，L_CD(k)表示第k个变形阶段，即S^k与T^k的CD。