基于最大稳定区域的非刚性不完整形状对应方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种基于最大稳定区域的非刚性不完整形状对应方法及应用，涉及三维形状分析领域，该方法包括：S1：从非刚性三维模型库中提取两个非刚性形状模型；S2：基于扩散几何，对S1中的两个非刚性形状模型分别进行特征检测并发现形状上的特征点或者特征区域，然后对每个特征进行特征描述，赋予其一个描述局部信息的向量；S3：预先定义分量树，并设置边描述符，之后基于边描述符进行最大稳定区域计算，并将计算结果定义为两个集合X和Y；S4：利用预测函数对每个区域依次进行区域对应、地标点对应和稠密对应。采用本发明专利技术的技术方案能够解决具有非刚性变化的整体形状与不完整形状之间的对应不准确的问题。的对应不准确的问题。的对应不准确的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于最大稳定区域的非刚性不完整形状对应方法及应用


[0001]本专利技术涉及三维形状分析领域，尤其涉及一种基于最大稳定区域的非刚性不完整形状对应方法及应用。

技术介绍

[0002]三维模型得以大规模应用和发展的基本前提是借助计算机对其进行形状分析和处理。形状对应主要研究从给定的多个形状中，寻找形状元素间有意义的关系或映射，而形状对应研究领域的一个典型问题就是具有非刚性变化三维形状之间的对应关系计算，在这个领域中更具有挑战意义的是非刚性不完整形状对应；由于非刚性不完整形状自身的特性和获取手段的差异及噪声影响，使其不仅具有非刚性形变，还包括其它的一些变化，如拓扑变化和缩放变换，这些变化增加了对非刚性不完整形状分析的难度，同时也对非刚性不完整形状对应算法的精确度提出了更高的要求，以往对非刚性整体形状分析的方法多依赖于欧式距离和测地距离度量。
[0003]本专利技术基于扩散几何中扩散距离、热核签名描述符及热核映射等理论，对三维非刚性不完整形状对应中的基础性问题展开研究，以解决具有非刚性变化的整体形状与不完整形状之间的对应问题，并将研究结果应用到在线虚拟试衣系统设计当中。

技术实现思路

[0004]本专利技术意在提供一种基于最大稳定区域的非刚性不完整形状对应方法及应用，以解决具有非刚性变化的整体形状与不完整形状之间的对应不准确的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于最大稳定区域的非刚性不完整形状对应方法及应用，该方法包括：
[0007]S1：从非刚性三维模型库中提取两个非刚性形状模型，其中一个具有整体形状，另一个只有部分形状；
[0008]S2：基于扩散几何，对S1中的两个非刚性形状模型分别进行特征检测并发现形状上的特征点或者特征区域，然后对每个特征进行特征描述，赋予其一个描述局部信息的向量，并将其命名为特征描述符；
[0009]S3：预先定义分量树，并设置边描述符，之后基于边描述符进行最大稳定区域计算，并将计算结果定义为两个集合X和Y；
[0010]S4：利用预测函数对每个区域依次进行区域对应、地标点对应和稠密对应。
[0011]优选地，所述S3中边描述符的设置步骤如下：
[0012]S3
‑
1：将两个模型表面的光滑流形用离散化的无向图X＝(V，E)表示；
[0013]S3
‑
2：在无向图的边集合上面定义权重组成边加权图(X，f)；
[0014]S3
‑
3：将权重函数f设置为边描述符。
[0015]优选地，所述边描述符表示边上的两个端点之间的热核距离或者称为扩散距离。
[0016]优选地，所述S4中区域对应的前提条件是X和Y的局部面积相似，才能将区域对应
问题转化为求解最小化能量函数问题。
[0017]优选地，所述S4中可借助误差函数对每个区域进行地标点对应，形成稀疏对应，之后利用稀疏对应的对应关系将对应扩散到其他点，得到稠密对应关系。
[0018]本技术方案的原理及有益效果：
[0019](1)本专利技术以扩散几何相关理论为基础的非刚性不完整形状对应算法以解决具有非刚性形变和拓扑变化的三维不完整形状之间的对应问题，引入扩散映射和扩散距离作为数据参数化和度量方法，克服欧式距离和测地距离在应对此类问题的不足。
[0020](2)本专利技术提出非刚性不完整形状最大稳定区域计算方法和基于预测函数的稠密对应方法。在扩散几何理论基础上借助于边描述符的构造对非刚性形状上最大稳定区域计算，实现分块分区域的形状稀疏对应减小对应的搜索空间。以最大稳定区域内的地标点为源点通过预测函数将对应关系扩散到整个形状。
[0021](3)本专利技术拟建立非刚性三维模型对应算法评测标准。借助非刚性形状对应算法的公开测试数据库，设计合理的对应结果评价策略对已有对应算法的准确度进行评价。并将对应算法应用到虚拟试衣等环境当中进行测试。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例提供的整体技术流程图；
[0023]图2为本专利技术实施例提供的完整和不完整人体模型图；
[0024]图3为本专利技术实施例提供的猫形状上测地距离和扩散距离比较图；
[0025]图4为本专利技术实施例提供的非刚性形状上的稳定区域示例图；
[0026]图5为本专利技术实施例提供的拉普拉斯特征函数的分析模型。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明：
[0028]如图1所示的一种基于最大稳定区域的非刚性不完整形状对应方法及应用，对给定的一个完整形状模型和部分形状模型根据扩散几何进行特征描述，进行特征描述和最大稳定区域计算，之后对其进行区域、地标点和稠密对应，解决具有非刚性变化的整体形状与不完整形状之间的对应不准确的问题，该方法包括：
[0029]S1：如图1和图2所示，从非刚性三维模型库中提取两个非刚性形状模型，其中一个具有整体形状，另一个只有部分形状。
[0030]S2：基于扩散几何，对S1中的两个非刚性形状模型分别进行特征检测并发现形状上的特征点或者特征区域，然后对每个特征进行特征描述，赋予其一个描述局部信息的向量，并将其命名为特征描述符；
[0031]首先研究非刚性三维形状上的热扩散过程作为理论基础。假设(M,g)是一个带边界的n维紧致黎曼流形。给定热扩散方程的初始条件，也就是流形M上在时刻t＝0时的热量分布情况u(x,0)＝u0(x)，x是M上的局部坐标。而热扩散的过程就是对这个初始状态进行平滑的过程，最终会达到一个稳定的状态。
[0032]而热核的物理意义是时间t内由点p到点q传递的热量值，即对所有的 p∈M满足H
t
f(p)＝∫
M
k
t
(p,q)f(q)dq。流形M上的两点p和q之间的扩散距离可以定义为：
[0033][0034]扩散距离表示形状上点之间的连通率。这个度量与连接两点间的随机运动的多少有关，如果在时间t时，或者是t时刻之前两点间具有大量的随机运动，那么这两点间的扩散距离就大。以扩散理论作为非刚性形状上度量的定义基础是为了提高算法对形状拓扑变化、非刚性变化的健壮性。其中其拓扑不变性可以由图 3当中看出，其中(a)为猫形状上测地距离拓扑图，(b)为扩散距离拓扑图，在图3(a)中猫的三维形状在其两条后腿位置加入了拓扑噪声，将测地距离和扩散距离的源点都设置在猫的左后脚位置。从源点扩散出的等距线依次覆盖了整个形状，但两种距离等距线在猫的右侧后腿位置颜色有很大差别。
[0035]S3：如图4所示，预先定义分量树，并设置边描述符，之后基于边描述符进行最大稳定区域计算，并将计算结果定义为两个集合X和Y；
[0036]所述S3中边描述符的设置步骤如下：
[0037]S3
‑
1：将两个模型表面的光滑流形用离散化的无向图X＝(V，E)表示；
[0038本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于最大稳定区域的非刚性不完整形状对应方法及应用，其特征在于：该方法包括：S1：从非刚性三维模型库中提取两个非刚性形状模型，其中一个具有整体形状，另一个只有部分形状；S2：基于扩散几何，对S1中的两个非刚性形状模型分别进行特征检测并发现形状上的特征点或者特征区域，然后对每个特征进行特征描述，赋予其一个描述局部信息的向量，并将其命名为特征描述符；S3：预先定义分量树，并设置边描述符，之后基于边描述符进行最大稳定区域计算，并将计算结果定义为两个集合X和Y；S4：利用预测函数对每个区域依次进行区域对应、地标点对应和稠密对应。2.根据权利要求1所述的基于最大稳定区域的非刚性不完整形状对应方法及应用，其特征在于：所述S3中边描述符的设置步骤如下：S3
‑
1：将两个模型表面的光滑流形用离散化的无向图X＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：王康，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：