The invention belongs to the technical field of graphics and geometric digital processing, in particular to a mesh segmentation method based on ant colony optimization. A segmentation method based on ant colony optimization, which comprises the following steps: (1) input for segmentation of 3D grid data and parameters, and then go to step (2); (2) computing grid attribute, then go to step (3); (3) data preprocessing, and then go to step (4); (4) selection in segmented grid seed point, and then go to step (5); (5) grid label initialization, and then go to step (6); (6) the ant colony optimization iteration iteration until it meets standards, and then enter the step (7); (7) regional merger, then go to step (8); (8) the segmentation results output.
【技术实现步骤摘要】
一种基于蚁群优化的网格分割方法
本专利技术属于图形学和几何数字处理
,具体涉及一种基于蚁群优化的网格分割方法。
技术介绍
近十多年来,三维数据捕获设备及其技术的进步推动了计算机视觉、医学成像、基于图像建模等技术向纵深发展,产生了许多复杂的三维模型,使得基于网格模型(特别是三角网格模型)的几何处理等相关技术成为近年来计算机辅助设计(CAD)和图形学的重要研究热点。原始三维网格模型缺少足够的结构特征和语义信息,对原始三维网格模型的理解成为许多几何处理问题亟待解决的重要问题,网格分割通过按照一定的分割准则将原始三维模型分解为不同的部件或曲面片,有助于相关几何处理问题(如曲面压缩、网格重构、参数化、纹理映射、模型检索)的有效解决,实际上正是来自纹理映射、参数化、网格动画、网格变形等问题的需求使网格分割作为一个重要的几何处理问题开始引起人们的重视。在计算机视觉中,将模型分割为不同部分,有助于进行模型的特征识别,例如将人脸三维模型通过分割识别出脸颊、鼻子、眼睛等。在网格参数化和纹理映射中,通过将模型分割为一系列平坦的区域,可以减少参数化和纹理映射的扭曲变形,提高参数化和纹理映射的质量。在现有技术中,有些方法需要人工交互,有些需要方法较为复杂,有些方法需要复杂的数据结构。本专利技术方法较为简单,不需要复杂的数据结构,可以全自动化,而且由于蚁群算法的特点,可以进行并行处理。蚁群优化(antcolonyoptimization,ACO)的灵感来源于蚂蚁搜索食物的过程。蚂蚁们利用在走过的路径上遗留和探测外激素(Stigmergy)这种间接的正反馈机制来寻找巢穴到食物源的 ...
【技术保护点】
一种基于蚁群优化的网格分割方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)输入待分割三维网格数据和参数,然后进入步骤(2);(2)计算网格属性,然后进入步骤(3);(3)数据预处理,然后进入步骤(4);(4)在待分割网格中选择种子点,然后进入步骤(5);(5)进行网格标签初始化,然后进入步骤(6);(6)进行蚁群优化迭代直到满足迭代标准,然后进入步骤(7);(7)区域合并,然后进入步骤(8);(8)输出分割结果。
【技术特征摘要】
1.一种基于蚁群优化的网格分割方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)输入待分割三维网格数据和参数,然后进入步骤(2);(2)计算网格属性,然后进入步骤(3);(3)数据预处理,然后进入步骤(4);(4)在待分割网格中选择种子点,然后进入步骤(5);(5)进行网格标签初始化,然后进入步骤(6);(6)进行蚁群优化迭代直到满足迭代标准,然后进入步骤(7);(7)区域合并,然后进入步骤(8);(8)输出分割结果。2.根据权利要求1所述的一种基于蚁群优化的网格分割方法,其特征在于,步骤(1)中输入的待分割网格数据包括三维网格的几何坐标信息和拓扑信息。3.根据权利要求1所述的一种基于蚁群优化的网格分割方法,其特征在于,步骤(2)中网格属性指形状直径函数SDF,其的计算过程如下:(21)、对于表面网格上的一个顶点,作一个以该顶点为圆锥顶点、顶点法向量的逆方向为中心线方向的圆锥体;(22)从该顶点上引出若干条圆锥体范围内的射线交于表面网格,通过构建八叉树结构来计算与网格相交的射线;(23)去除与顶点法线方向相同的射线,取剩下长度在所有射线长度中位数标准差之内的射线作加权平均,即得到该顶点的SDF值;其中:一个射线的长度指该射线的顶点和射线法向量逆方向交于表面网格之间的距离;射线长度中位数指顶点法向量逆方向为中心线方向的圆锥体内所有射线长度的中位数;对于有限的数集,可以通过把所有观察值高低排序后找出正中间的一个作为中位数;权值是射线到圆锥中心线的夹角的反角。4.根据权利要求1所述的一种基于蚁群优化的网格分割方法,其特征在于,步骤(3)数据预处理包括以下步骤(31)准备每个网格的辅助数据结构;(32)计算每个网格的邻域;对每一个网格顶点,通过搜索输入网格的数据,寻找与该顶点直接相联系的网格顶点,然后将这些网格顶点作为该顶点的领域放到辅助数据结构中;(33)将SDF归一化将SDF换算成0到1之间的数值,换算公式如下:其中,SDFold为换算前的数值,SDFnew为换算后的数值,SDFmin换算前所有网格SDF的最小值,SDFmax换算前所有网格SDF的最大值。5.根据权利要求1所述的一种基于蚁群优化的网格分割方法,其特征在于,步骤(4)中采取随机的方法选择种子点。6.根据权利要求1所述的一种基于蚁群优化的网格分割方法,其特征在于,步骤(5)网格标签初始化包括如下步骤:(51)所有的网格先赋予一个背景标签;(52)然后对于每一个种子点赋予一个唯一的标签,周围的网格点赋予和种子点一样的标签。7.根据权利要求1所述的一种基于蚁群优化的网格分割方法,其特征在于,步骤(6)包括:...
【专利技术属性】
技术研发人员:张耀楠,周微微,杨本强,周升,
申请(专利权)人:西安思源学院,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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