[发明专利]从三维柔性物体图片中获取皱褶三维几何特性的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从三维柔性物体图片中获取皱褶三维几何特性的计算方法。

背景技术

从三维柔性物体图片中获取皱褶三维几何特性在众多领域有着广泛的应用，其涉及多门 学科的交叉。其研究的核心是如何快速从多幅二维图像的灰度值中提取三维柔性物体的几何 特征、光照属性、物体材料表面性质、物体的颜色等特征。目前很难有一种方法能较好地实 现这些功能，主要原因是：一方面提取三维柔性物体诸多特征的求解过程与人类视觉系统的 认知过程有很大差距。人类视觉系统的认知过程是主动寻找求解的方式，而提取三维运动物 体诸多特征则是一种被动求解方式。另一方面，这些函数大多是非线性的，解不是唯一的。 这增加了问题的复杂性。

发明内容

为了克服现有柔性材料三维特征提取存在计算速度慢，模拟效果不理想等的困难，本发 明提出了一种从三维柔性物体图片中获取皱褶三维几何特性的计算方法，通过遗传算法与人 工干预相结合，从图片中模拟三维柔性物体的皱褶属性。通过分析皱褶边界的形状获取皱褶 几何形状所需的基本数据。通过遗传算法与人工干预相结合来完善皱褶的形状，最终模拟出 用户满意的皱褶形状。

本发明采用如下技术方案：

一种从三维柔性物体图片中获取皱褶三维几何特性的计算方法，包括以下步骤：

步骤一、几何模型建立：

A)皱褶边界的划分：用于表示皱褶的长度与宽度，第一代的折皱用一个椭圆来表示，给 定一个定值的长度与宽度，产生第一代的皱褶，通过一个适应度函数和用户的干涉来进化皱 褶边界的划分，把模拟出的结果与需要模拟图片中皱褶的边界相比较，比较的内容包括图片 皱褶两端的宽度、皱褶的变化趋势与皱褶的对称情况，该适应度函数以此三个量为基础；

B)皱褶区域内的高度：根据皱褶及其附近的阴影来判断皱褶区域内的高度；分析平行光 源产生的阴影，找出需要分析的皱褶区域内光亮度最亮的像素，假设此像素的光亮度是I， 再找出光亮度最暗的像素；

假设此点的光亮度是I″，如果此点处于对称轴上，则表示此平行光源垂直于物体所处的 平面，那么皱褶的高度与光亮度的关系是：

h=I-I′I′-I′′×a---(2)]]>

公式中，h为所求点的高度；I为所求点的光亮度；a为最宽处的宽度；

步骤二、遗传算法的设计：

选取皱褶边界中的2M个点，表示织物的皱褶边界；在这2M个点中，以皱褶较长的一边 中部作为对称轴，左右各M个点。用一B样条曲线来表示y坐标值相等的两个位于中间的成 对的皱褶的形状，这一对点间再用三个控制节点来控制此B样条曲线的形状，其中的一点在 此B样条曲线上z坐标值最大的那一点，其他的两个点平均分布在这个最高点两侧与此曲线 边界点之间；这样，一个皱褶可以用10M个点来表示，即由5M个个体组成一个皱褶的第一代 种群；每个体所表示的基因值有该点的三个坐标值、该点的RGB颜色值，一共6个值；迭代 时与原始照片中皱褶的边界相比较，加入人工参与，修改表示边界点的坐标值，使得模拟皱 褶的边界与原始照片中的边界形状越来越相似；

通过遗传算法与人工干预相结合的方法来完善皱褶的形状，每一次迭代后，参加适应度 函数进化的个体将发生改变，这样我们适应度函数的形式不变，但适应度函数进行选择的个 体发生变化，每迭代一次就发生一个个体位置的改变，这样个体位置循环变化，直到用户满 意为止。

本发明采用了从三维柔性物体图片中获取皱褶三维几何特性的计算方法，其优点在于：

1、仿真效果有较大的提高；