一种基于分叉特征的三维骨架快速提取方法技术

本发明专利技术为基于分叉特征的三维骨架快速提取方法，首先对树状体素模型自动提取根点和末梢点；其次对体素模型的根点和末梢点进行种子点距离变换，根据根点或末梢点出发的区域生长策略，自动判断分叉特征并优化分割面，将对象分解成有意义的部件且部件之间分界合理；最后，提取体素部件骨架并连接成对象的结构化骨架。基于分叉特征的骨架提取方法快速有效，结构化的整体骨架保持了原始体素模型的拓扑结构不会产生断裂和多余的杂枝。基于骨架进行真实植物建模能够处理真实的扫描数据，具有抗噪声的能力且重建准确度高。对多个数据集的测试说明本发明专利技术适用于带有环状结构的形体，能处理表面体素模型以及实心体素模型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于模式识别与科学计算可视化相结合的交叉学科
，涉及基于分叉特征的三维树状体素模型的骨架快速提取技术。
技术介绍
随着计算机图形学的快速发展，三维几何模型被广泛地应用在计算机辅助设计、虚拟现实环境、数据可视化、医学影像、教育与娱乐等各个领域。曲线骨架作为三维形状的一维抽象表示方式，描述了三维模型几何形状特征和拓扑结构特征。三维模型的曲线骨架提取提供了对三维模型的形状和结构的高级理解与分析，在虚拟导航、模型简化、模型匹配与检索、形变和动画等方面有着重要应用。 细化方法是目前三维骨架化方法中研究最多、也是最成熟的方法。Morgenthaler最早提出简单点概念物体的一个点(体素点)删除后不会改变物体的拓扑结构。细化过程从物体边界开始向内部延伸直到没有简单点可以被删除为止。在每一步迭代中，每个边界体素点测试拓扑保留条件，满足条件则被删除。然而，从物体中移除所有的简单点会过度縮短骨架的分支，因为骨架的末端点也是简单点。所以需要增加条件来防止末端点的移除保证物体的几何特征。另外细化方法最初产生面骨架，当削减到一个体素厚度时获得曲线骨架；另一些方法包含一系列模板来直接产生曲线骨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分叉特征的三维骨架快速提取方法，其特征在于，步骤包括：步骤１：输入体素模型数据，基于种子点距离场自动获取树状体素模型的基本几何特征点为“根点”和“末梢点”；步骤２：对体素模型的根点和末梢点分别进行单点种子点距离变换，获得体素模型根点和末梢点的距离场；将距离场中距离值相同并且互相连通的体素集合构成一个体素聚类，以每个体素聚类作为节点，按种子点距离值从小到大的方向连接每个相邻体素聚类得到聚类图；沿着聚类图的方向，实施基于根点和末梢点的区域生长策略，区域生长策略是从体素模型根点或末梢点出发每生长一步检测当前体素聚类是否为分叉聚类，如果是，则标记该体素聚类为分叉聚类；如果不是分叉聚类，则不进行...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓鹏，项波，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]