[发明专利]一种基于变换对数空间的对称及orbit检测方法

摘要

本发明公开了一种基于变换对数空间的对称及orbit检测方法。本发明首先对用户输入的网格进行均匀采样，得到关键点，然后计算关键点处的特征，从而得到关键点处的局部标架。再进行关键点之间的两两配对，并通过其各自的局部标架计算配对所需的变换，为了从这些变换中检测出模型上显著存在的对称和orbit，本发明在变换的对数空间中对这些变换进行聚类及拟合，所得到的聚类中心在经过检验和校正后即为所求的对称变换，而所得到的有效的一维及高维orbit拟合结果即为所求的orbit变换。本发明方法能处理任意形状的网格模型及复杂的三维场景，在一个灵活统一的框架下同时实现了对称检测和orbit检测，并能保证在变化模型摆放和位置的情况下始终得到相同的检测结果。

主权项

1.一种基于变换对数空间的对称及orbit检测方法，其特点在于包括以下步骤：1)输入流形表面三角形网格M，对流形表面三角形网格进行均匀采样，得到一组采样点的集合P；2)对于每一个采样点pi，pi∈P，计算该采样点处的最大主曲率及最小主曲率，并以该采样点处的法向方向及两个主曲率方向建立正交的局部标架；剔除最小主曲率与最大主曲率的比值大于曲率阈值的采样点，剩下的采样点作为关键点，获得关键点集合每个关键点处的局部标架为并建立每个关键点的邻域3)从关键点集合中随机采样得到一个子集P′，和p′_i分别表示关键点集合和子集P′中的任意一点，p′_i∈P′,将点p′_i和点处的邻域对进行两两对齐，得到初始对齐变换矩阵其中初始对齐变换矩阵的放缩量为分别为点p′_i处的最小主曲率与最大主曲率，分别为点处的最小主曲率与最大主曲率，初始对齐变换矩阵的旋转和平移部分则通过对齐点p′_i处的局部标架F_i′和点处的局部标架得到；然后判断各个初始对齐变换矩阵的有效性，将有效的初始对齐变换矩阵构成集合{T}；4)将集合{T}中的有效对齐变换矩阵T进行参数化获得对数空间下的七维向量δ；其中，向量δ表示为(ω,u,λ)T；5)在对数空间中，对所有向量δ通过均值偏移算法沿着概率梯度的上升方向寻找分布的峰值，得到聚类中心点；6)对所有向量δ进行RANSAC拟合，得到k维orbit的基变换，如果支持拟合结果的向量δ多于拟合阈值，则确定该orbit存在于流形表面三角形网格M的模型中并作为结果进行显示；否则确定不存在于模型中，不进行显示；在对数空间中，所述k维orbit的所有基变换表示为一个7×k的矩阵G＝(δ1,...,δk)，k维orbit中的任意变换表示为Gr，r是一个k维的实数向量；7)将步骤5)中得到的聚类中心点从对数空间映射回原空间得到聚类后的对齐变换矩阵T_c，找到聚类后的对齐变换矩阵T_c对应的点对p′_i和从点p′_i和点同时出发向外依次不断扩散一环邻域，直到扩散后的两个区域在聚类后的对齐变换矩阵T_c作用下对齐误差大于重合阈值，则停止扩散；8)判断最后得到的两个区域的总面积是否大于显著阈值，如果最后得到的两个区域的总面积小于显著阈值，则判定聚类后的对齐变换矩阵Tc不是一个有效的对称，不进行显示；如果最后得到的两个区域的总面积大于等于显著阈值，则判定聚类后的对齐变换矩阵Tc是流形表面三角形网格M的模型中存在的一个有效的对称，作为结果进行显示。