[发明专利]保持实物表面样点棱边特征的Cocone曲面重建方法

摘要

本发明提供一种保持实物表面样点棱边特征的Cocone曲面重建方法，其特征在于通过修正法向估计结果和调整棱边特征样点的Cocone角度阈值，优化棱边特征重建。对PCA法向估计所用曲面局部样本进行增益优化，从而修正法向估计结果。建立棱边特征样点Cocone角度阈值的调整公式，使棱边特征样点的角度阈值大小适应棱边特征区域的样点分布。在上述角度阈值调整过程中，基于对目标样点处曲面局部样本的高斯聚类实现棱边特征样点识别，并基于预先确定的尺度阈快速滤因棱边样点角度阈值调整所产生的跨区域狭长面片。与现有技术相比，本发明可显著减少重建结果在棱边特征区域处的凹陷和孔洞等缺陷。

主权项

1.一种保持实物表面样点棱边特征的Cocone曲面重建方法，其特征在于步骤依次为：(1)对实物表面样点集合Ω进行Delaunay网格剖分获得面片集合F；(2)利用基于主元分析的法向估计方法对Ω中各点进行法向估计获得法向量集合Γ；(3)j←1，n←|F|为集合F中的面片数目，网格曲面Q←φ；(4)从F中取出面片Tj；(5)对面片Tj的一顶点p，获取其附近较小范围内的样点的集合作为曲面局部样本λ(p)，然后以p为单位球心，将λ(p)中各点的法向量映射到高斯球面上得到球面点集，对球面点集进行增量式K均值聚类，自适应确定最终分类簇数，若最终聚类簇数为2则样点p为棱边特征样点，若聚类簇数不为2则p不为棱边特征样点；(6)若样点p不为棱边特征样点，则其对应Cocone角度阈值θp取全局角度阈值，即θp＝3π/8，若样点p为棱边特征样点，则其对应Cocone角度阈值θp在全局角度阈值的基础上适度缩小，以减少棱边特征样点周围面片的误删除，对θP进行适度缩小所依据的公式为：其中λ(p)为样点p处的曲面局部样本，λ(p)＝{qi|i＝1,2,3,...,m}，M(λ(p))为λ(p)对应的核密度估计模式点，其计算公式为：其中G(x)为核函数，取高斯核函数，h为带宽，取λ(p)中各点到点p距离的最大值；(7)获取面片Tj的对偶Voronoi边的端点v1、v2，并从Γ中取出样点p对应的法向量n，计算向量v1‑p和n的夹角θ1以及向量v2‑p和n的夹角θ2；(8)对Tj进行Cocone检验，即若θ1＜θp且θ2＜θp为真，或θ1＞π‑θp且θ2＞π‑θp为真，则Tj在p处不能通过检验，反之Tj在p处通过检验；(9)对Tj的三个顶点分别应用步骤(5)到步骤(8)，若Tj在其全部三个顶点处都可通过步骤(8)所述的检验，则执行(10)，否则执行(11)；(10)当Tj的外接球半径r(Tj)满足r(Tj)＜α0时，Q←Tj，其中α0为根据采样密度设定的尺度阈值，用于去除横跨网格曲面不同区域的狭长面片；(11)j←j+1；(12)若j＜＝n，重复(4)到(11)，否则执行(13)；(13)返回曲面重建所得网格曲面Q，重建过程结束。