[发明专利]棱边特征曲面拓扑逼近重建方法

权利要求书

1.一种实物表面样点棱边特征曲面拓扑逼近重建方法，其特征在于步骤依次为：(1)读取数据点集G，以尖锐特征区域样点为界限，基于平坦区域连通性，对点集进行分割处理，获取平坦区域分割后点集集合G_i,i＝1,2,3，…；(2)获取G_i的边界点邻域点集并进行增益优化，以边界点法向约束优化后邻域点集的均值点对点集集合G_i进行扩展；(3)基于零等值面重建算法对扩展后的点集进行曲面重建并细分，得到曲面集合H(G_i)；(4)提取H(G_i)中各曲面相交线，将交线段端点坐标和相交三角面片内部端点作为细分点进行剖分重建棱边特征曲面；(5)输出棱边特征曲面和平坦区域曲面，曲面重建完成。

2.根据权利要求1所述实物表面样点棱边特征曲面拓扑逼近重建方法，其特征在于步骤(1)中以尖锐特征区域样点为界限，基于平坦区域连通性，对点集进行分割处理方法，具体步骤为：(1)读取采样数据点集G，采用局部邻域拟合法计算点集法向并进行法向统一；(2)估算采样数据点云曲率；(3)设定采样点邻域高斯映射聚类算法阈值剔除采样数据尖锐特征点；(4)对剩余采样点按照曲率值大小进行排序；(5)将曲率值最小的采样点作为种子点增长算法的起始种子点；(6)查询种子点近邻点，计算近邻点的法向与种子点法向之间的角度。若角度小于算法设定的阈值，把该种子点从排序列表中删除；否则执行步骤(8)；(7)若种子点邻近点的曲率值小于设定阈值，则将其近邻点作为种子增长算法新的种子点；(8)重复执行步骤(6)和(7)直至不再有新的种子点,则完成一块联通区域的分割；(9)将识别所得平坦联通区域点集并入集合U中，对G'＝G-U中样点重复执行步骤(4)-(8)，直至G'中样点的最小曲率值大于设定的曲率阈值为止，则完成所有联通区域分割。

3.根据权利要求1所述实物表面样点棱边特征曲面拓扑逼近重建方法，其特征在于步骤(2)非特征区域点集扩展方法，具体为：设x为分块点集G_i边界点，x_i是x的近邻点集；非特征区域点集扩展步骤为：(1)获取边界点x邻域点集λ(x)；(2)求解邻域参考均值点T；(3)对邻域点集λ(x)进行增益优化；优化过程具体为：沿公式

反向偏移λ(x)的均值点T(x)和T的欧氏距离至t_x点，重新搜索t_x近邻点加入λ(x)并合并为λ'(x)，若d(T,T(λ(x)))大于d(T,T(λ'(x)))，说明λ'(x)更能反映原始曲面形状；将将偏移、搜索和合并的过程迭代计算,直至d(T,T(λ'(x)))不小于d(T,T(λ(x)))，则邻域点集增益优化结束；(4)将λ'(x)均值点向x所在平面投影得到点R(x)；(5)以x与R(x)之差为方向向量对投影点偏移得到扩展点；(6)对G_i点集中所有边界点执行上述步骤完成所有非特征区域点集扩展；上述过程步骤(2)中均值参考点T的求解步骤为：①查询边界点集中目标边界点近邻点集，求解其三个坐标值方差，以三个坐标轴中方差最大的轴坐标大小将目标点和近邻点集进行排序；②用三次Bezier曲线插值法求解排序点集构成的曲线；③求解目标样点、实际均值点和邻域样本中距目标样点最远点构成平面的法线S；④计算过目标样点且同时垂直于其在边界曲线处的切线和S的直线方程F；⑤计算直线F上距目标点r/2的点，以距离T(x)较近的点为均值参考点。