[发明专利]一种基于能量优化的三维网格模型分割方法及系统

权利要求书

1.一种基于能量优化的三维网格模型分割方法，其特征在于该分割方法包括以下步骤：

步骤1、对输入的三维网格模型的每一个顶点，基于点能量最大原则，以顶点的邻域中能量最大的两个邻域点为分段点，将该顶点的邻域分为两个连续的部分，再分别计算该顶点的凹凸性和区分度，当凹凸性和区分度均大于设定阈值时，标记该顶点以及所述能量最大的两个邻域点；

步骤2、在三维网格模型中全部顶点中，选取标记次数大于或等于标记次数阈值的所有顶点作为分割点，所有分割点组成分割区域；

步骤3、利用改进的腐蚀算法，对每个分割区域进行细化得到宽度为1的分割线；

步骤4、找出步骤3中得到的所有分割线的端点，根据能量最小化原则和曲率相似性在端点处生长分割线，最终使每条分割线形成分割环；

步骤5、对步骤4得到的每条分割环根据区域连通性进行分段检测，若分割线段两侧属于同一内部区域，则重新标记该分割线段为内部区域；

步骤6、找出步骤5得到的每条分割环中存在锯齿的部分，并对锯齿部分进行光滑处理，以整体光滑的分割环对三维网格模型进行分割，得到模型的最终分割结果；

所述步骤1中，针对对输入的三维网格模型的每一个顶点进行标记的具体做法为：

首先，将该顶点的邻域点按照顺时针排序，使邻域上每个邻域点与它前后两个邻域点顺次相连；该顶点的所有邻域点形成以该顶点为中心点的环状，再计算其中每个邻域点的能量：

式中：E_i表示邻域点i的能量，P_i和分别表示邻域点i的空间位置和单位法矢，P_i-1和分别表示邻域点i的前一个邻域点的空间位置和单位法矢，P_i+1和分别表示邻域点i的后一个邻域点的空间位置和单位法矢；

然后，找出该顶点的所有邻域点中能量最大的两点，以这两点为分段点将环状的邻域分为两个连续的部分，两个分段点分别置于不同的部分中，划分后得到两部分邻域点集分别为区域R₁和区域R₂：

R₁＝{P_1，1，P_1，2...P_1，n} (2)

R₂＝{P_2，1，P_2，2...P_2，m} (3)

式中：n为区域R₁中点的数量，m为区域R₂中点的数量；

再后，分别计算中心点的区分度和凹凸性：

式中：d_o表示中心点的区分度，P_1，i、P_1，i+1和分别表示区域R₁中相邻两点的空间位置和单位法矢，P_2，j、P_2，j+1和分别表示区域R₂中相邻两点的空间位置和单位法矢，P_o和分别表示中心点的空间位置和单位法矢；

式中：cc_o表示中心点的凹凸性，P_r1、P_r2和分别表示区域R₁和R₂质心的空间位置和单位法矢；

最后，将中心点的区分度和凹凸性与各自的设定阈值比较，若均大于阈值则对该中心点和所述能量最大的两个邻域点进行一次标记，否则不进行任何标记。

2.根据权利要求1所述的基于能量优化的三维网格模型分割方法，其特征在于：步骤2中生成分割区域时，标记次数阈值设为3。