[发明专利]一种基于点集体素的多质分界面提取方法

权利要求书

1.一种基于点集体素的多质分界面提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取图像的点云数据，进行高斯滤波，除去噪声点；

步骤2，经步骤1高斯滤波后，对图像中的点基于球形邻域进行点集转换，随后通过权重凸显出分界点；

所述步骤2具体为：

步骤2.1，设以任意一点O为球心的球形邻域中的点数为n，点集为P，则P＝{p_i∈P|0≤in}，其中p_i表示点集中第i个点；

设点集中所有点对应的灰度值集合G，则G＝{g_i∈G|0≤in,0≤g_i≤255}，g_i表示第i个点的灰度值，球心O的灰度值为g_o，则球心O的梯度grad_O如公式(5)所示：

步骤2.2，按照公式(5)对图像中每个点基于球形邻域进行转换计算，得到新的数据点集；

步骤2.3，计算步骤2.2新的数据点集的权重矩阵，通过公式(6)计算服从高斯分布的权重矩阵，并归一化，得到一个3*3的权重矩阵W，

步骤2.4，设图像I(x,y)被权重矩阵W覆盖的图像部分记为矩阵F，

矩阵F中各位置对应的灰度值记为矩阵G'，

其中，0≤g_ij≤255，1≤i≤3，1≤j≤3；

步骤2.5，以图像I(x,y)中的I(0,0)位置作为起始位置，先将权重矩阵W的中心元素与待处理点(0,0)重合，然后计算待处理点(0,0)的权重凸显结果，将权重矩阵W覆盖的图像的每个点加权结果记做result_ij，

其中，参数w_ij表示待处理点g_ij对应的权重凸显结果，参数g_ij表示图像I(x,y)中的待处理点，1≤i≤3，1≤j≤3，记中心位置的结果为centre，则待处理点(0,0)出的灰度值为，

∑|result_ij-centre| (10)

步骤2.6，对图像I(x,y)中的所有点迭代步骤2.4和步骤2.5，得到凸显分界点的结果；

步骤3，经步骤2处理后，通过均匀法计算出图像中的最小外接球参数，求出最小外接球点集，利用球面点收缩得到单分界面；

所述步骤3具体为：

步骤3.1，确定最小外接球参数

设物体图像点集为W且W＝{w_i∈W|0i≤n}，用均值法确定最小外接球的球心坐标，如公式(11)所示，

其中，参数w_ix表示第i个物体点w_i的x的坐标值，w_iy表示第i个物体点w_i的y的坐标值，w_iz表示第i个物体点w_i的z的坐标值；

设dist_i表示物体点w_i到球心O的距离，根据公式(11)可得：

外接球的半径R是dist_i中的最大值，可由公式(13)得到：

R＝max(dist₁,…,dist_i,…dist_n) (13)

步骤3.2，得到最小外接球点集

由步骤2.1可知，球面点集为P'，P'＝{p_i'∈P'|0i≤MIN}，MIN表示球面点集P'中点的数量，设变量和θ的增量分别设置为和Δθ，则球面点坐标为公式(14)，

其中，参数θ∈(0,2π)，参数p_ix'表示球面上第i个点p_i'的x坐标，参数p_iy'表示球面上第i个点p_i'的y坐标，参数p_iz'表示球面上第i个点p_i'的z坐标；

步骤3.3，利用球面点收缩得到分界面；

步骤4，通过步骤3得到的单分界面，再次通过均匀法计算出最小外接球参数，求最小外接球点集，提取出模型中所有分界面，利用球面点收缩顺序分割多分界面。