[发明专利]一种基于球面DOG小波的骨料三维重构和随机生成方法

权利要求书

1.一种基于球面DOG小波的骨料三维形貌的重构和随机生成方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1：采用三维扫描仪获取骨料表面的原始三维点云数据；

步骤2：以体积误差VE、表面积误差SE为指标，对原始三维点云数据进行精简，得到精简后的三维点云数据；

步骤3：将精简后定义在三维笛卡尔坐标系下的三维点云数据转化为球坐标系下，得到定义在球坐标系下的精简后的三维点云数据；

步骤4：基于正二十面体的球面剖分法对连续的球面DOG小波函数的位置和尺度进行离散化，并构建球面DOG小波框架F；

步骤5：采用球面DOG小波框架F中的框架函数，对定义在球坐标系下的精简后的三维点云数据进行分解，并利用Tikhonov正则化方法求解球面DOG小波系数{a_k|k＝1,2,…,M}；其中，a_k表示第k个待确定的球面DOG小波展开系数；M为球面DOG小波框架F中的框架函数个数；

步骤6：根据球面DOG小波系数{a_k|k＝1,2,…,M}和框架函数获得骨料三维形貌的近似表面函数根据所述骨料近似表面函数计算骨料沿各角度下的半径值，得到骨料表面上大量点在球坐标系下的坐标数据，通过将其转化为在三维笛卡尔坐标系下的坐标数据，进一步采用Delaunay三角剖分法以实现可视化；其中，表示球面DOG小波框架F中的第k个框架函数；θ表示球坐标系下的极角，代表任意表面点和原点连线和z轴正方向的夹角，表示球坐标系下的方位角，代表任意表面点与原点的连线和x轴正方向的夹角；

步骤7：通过随机改变部分球面DOG小波系数的幅值，根据步骤6从而随机生成不同形貌的骨料颗粒。

2.根据权利要求1所述的基于球面DOG小波的骨料三维形貌的重构和随机生成方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

步骤2.1：基于Delaunay三角剖分原理，对原始三维点云数据进行三角剖分，从而将原始三维点云数据中的离散点云转换为三角面片形式，统计各三角形面片的面积之和，并作为骨料的真实表面积，将各三角面片的三个顶点与骨料中心分别连接后形成各个四面体，统计所有四面体的体积之和，并作为骨料的真实体积；

步骤2.2：按照比例随机删除原始三维点云数据中的部分点，从而对原始三维点云数据进行精简，得到当前精简程度下的三维点云数据；

步骤2.3：对当前精简下的三维点云数据进行Delaunay三角剖分，统计得到的各三角形面片的面积之和，作为当前精简程度下的骨料表面积，将得到的各三角面片的三个顶点与骨料中心分别连接后形成各个四面体，统计所有四面体的体积之和，并作为当前精简程度下的骨料体积；

步骤2.4：分别将当前精简程度下的骨料体积和表面积与步骤2.1得到的真实值比较，得到当前精简程度下的体积误差VE和表面积误差SE；

步骤2.5：若当前骨料体积误差VE和表面积误差SE均满足限值要求，则加大比例后，返回步骤2.2，否则，将上一精简程度下得到的三维点云数据作为最终精简后的三维点云数据。