[发明专利]探测仪器探测定位的优化方法

摘要

本发明属于图形学技术领域，涉及探测仪器探测定位的优化方法。本发明应用平面和空间点的定位原理，对给定的待测二维多边形或者三维多面体，配置数量最少的一组探测仪器从不同角度探测获得的与多边形或多面体切线信息来重构出该多边形或者多面体的具体位置和形状。使用本发明优化方法，探测所需要的最优或最少的探测仪器的数量只与多边形的最大内角或者多面体的最大面面角有关；一旦所需要的触觉感受器的数量确定，其放置位置可以永久固定。

主权项

1.一种探测仪器探测定位的优化方法，其特征在于，使用最少的摄像机在二维和三维情况下重构出被测的多边形和多面体；所述探测二维情况下多边形的优化步骤如下：步骤101：将K个探测仪器放置在一个半径为1的圆周上，假设所有K个探测仪器均匀放置在圆周上，待测多边形P有m个顶点，可以位于圆内任何位置，且多边形P最大内角不超过α，则每个探测仪器可以获得两条分别与该多边形某个顶点相切的射线，这两条射线以探测仪器所在位置为顶点构成一个锥形，则探测仪器的每条射线上至少与多边形P的一个顶点相切；步骤102：根据切线位于探测仪器的左右位置把所有的切线分为左切线和右切线；设P^l是所有的左切线相交获得的凸多边形，P^r是所有的右切线相交获得的凸多边形；步骤103：通过计算任意两个相邻探测仪器的左切线的交点得到凸多边形P^l；通过计算任意两个相邻探测仪器的右切线的交点得到凸多边形P^r；两个凸多边形P^l和P^r都最多只有K个顶点；步骤104：在线性时间内求得所述两个凸多边形P^l和P^r的相交图形；所述的相交图形为新凸多边形，其至多含有2m个顶点；步骤105：根据以下规则在所述新凸多边形中找到被测多边形P的m个顶点：a.如果新凸多边形中的一个结点被至少三个探测仪器观测到，则必然可以确定该结点为平P的一个顶点；b.如果新凸多边形中的一个顶点不属于被测多边形P，其相邻两个顶点必然属于P；c.如果新凸多边形中的一条边属于被测多边形P，则这两个结点必然与至少三条边相切，那么这两个结点必然属于P；d.由于每个探测仪器至少可以看到P中的两个顶点，且[3ππ-α]≥[3ππ-m-2mπ]=[32m]]]>则个探测仪器可以与至少3m个结点相切，则新凸多边形中至少有一个结点可以与三条或以上的线相切；所述探测三维情况下多面体的优化步骤如下：步骤201：将K个探测仪器放置在一个半径为1的球面上，被测多面体Q可以是任意方向、位于球面内任意位置且多面体的最大面面角不超过α，则每个探测仪器可以获取多条射线与多面体的多个顶点相切，这些射线以探测仪器所在位置为顶点形成一个多面锥体，探测仪器的每条射线至少与多面体Q的一个顶点相切；步骤202：设多面体Q有n个面、m个顶点，则K个探测仪器获得的K个多面锥体相交的新多面体最多含有n+m个顶点；步骤203：根据以下规则在所述新多面体中找到被测多面体Q的m个顶点：a.如果新多面体中的一个顶点不属于被测多面体Q，其周围相邻结点必然都属于Q；b.如果新多面体中的一条棱属于被测多面体Q，那么这条棱的两个结点必然与至少三条棱相切，则这两个结点必然属于Q；c.至少有一个多面体的顶点可以被确定下来。