[发明专利]一种基于SSDF衰减图聚类的3D模型网格分割方法

说明书

本发明公开一种基于SSDF衰减图聚类的3D模型网格分割方法，具体包括以下步骤：S1：读取待分割3D模型生成的三角网格，将网格中所有面的质心构建得到点集S，计算点集S中每个质心的SSDF值；S2：在点集S中通过循环选取SSDF值最大点Ssubgt;i/subgt;并构建点Ssubgt;i/subgt;的SSDF衰减图，对点集S进行聚类，输出初始分割结果；S3：根据初始分割结果中网格块的个数和预设阈值的比对，调整参数并重复S2，直到网格块的个数达到预设阈值，输出最终分割结果。本发明所提供的方法具有稳定性，当参数不变时，每次运行输出结果相同；适应性强，可对复杂3D模型网格进行分割；灵活性强，可根据需求调节参数以调整分割精细程度。

技术领域

本发明涉及图形学和几何数字处理技术领域，特别涉及一种基于SSDF衰减图聚类的3D模型网格分割方法。

背景技术

计算机辅助工程(CAE)主要是指利用计算机技术对工程和产品的未来工作状态与运行行为进行模拟并分析其性能与安全可靠性，以达到尽早发现设计缺陷、验证可用性与可靠性的目的。工程和制造业的生命力在于创新，而实现创新最主要的技术保障在于可靠的设计与分析，所以CAE技术对于工业领域意义重大。

CAE系统大部分操作依赖于3D模型所生成的网格模型，有限元分析就是一个典型的例子。对3D模型的网格表示进行研究对CAE技术意义重大。目前与网格相关的研究领域主要包括网格参数化、网格简化、网格变形、网格分割等。近年来，随着网格分割技术被广泛应用到建模、模型检索、纹理映射，碰撞检测等领域，其逐渐成为计算机图形学一个越来越重要的研究方向。

所谓网格分割，是指将多边形集合划分成面片集合，每个面片由具有某种共性的多边形组成的过程。网格分割问题发展到现在，已经有许多相关方法被提出。1993年，Maillot等提出基于面法向量的网格分割方法。Mangan等于1999提出基于分水岭算法的表面分割方法，并将它用于表面简化。近年来，有多种基于聚类思想的网格分割方法被提出并得到了较大发展。Shlafman等先用基于K-means的方法进行初始分割，然后用最小分割方法优化结果。然而，由于K-means聚类结果具有随机性，难以达到理想效果。Golovinskiy等提出通过评价K-means、层次聚类和最小割三种方法对网格进行分割，该方法具有较好的分割效果，能在一定程度上反应网格特征，但该方法需要用多种算法进行聚类，效率较低。

发明内容

针对现有技术中3D模型网格分割精度较低的问题，本发明提出一种基于SSDF衰减图聚类的3D模型网格分割方法，通过计算网格中每个面的质心的SSDF值并构建SSDF衰减图，以对网格进行分割，提高了分割精细程度。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种基于SSDF衰减图聚类的3D模型网格分割方法，具体包括以下步骤：

S1：读取待分割3D模型生成三角网格，将网格中所有面的质心构建得到点集S，计算点集S中每个质心的SSDF值；

S2：在点集S中通过循环选取最大SSDF值对应的点S_i并构建点S_i的SSDF衰减图，并对点集S进行聚类，输出初始分割结果；

S3：根据初始分割结果中网格块的个数和预设阈值的比对，调整参数并重复S2，直到网格块的个数达到预设阈值，输出最终分割结果。

优选的,所述S1中，SSDF值是指简化版形状直径函数所计算出的值，则每个面质心的SSDF值的计算步骤为：

以面的质心为起点，作K条与该质心内法线夹角小于90度的射线，这些射线与网格相交形成K条测量线段，则K条测量线段的长度的平均值即为该质心的SSDF值。

优选的,所述S2中，点S_i的SSDF衰减图的构建方法为：