[发明专利]一种结合特征点拓扑和几何约束的文物碎片自动重组方法

权利要求书

1.一种结合特征点拓扑和几何约束的文物碎片自动重组方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，针对文物的碎片，分别进行断裂面分割，得到每个碎片的断裂面，然后分别提取出每个断裂面的n个特征点；

步骤2，对每个断裂面的n个特征点进行拓扑重构，以每个特征点为结点，以特征点空间位置间的欧氏距离为两结点之间连边的权值，得到每个断裂面上n阶带权无向完全图；

步骤3，针对所述带权无向完全图，分别生成每个断裂面上特征点的最小生成树及最大生成树；

步骤4，分别计算所述最小生成树、最大生成树的最小代价和及最大代价和，利用邻接约束，筛选潜在匹配碎片，形成潜在碎片集；

步骤5，对于待匹配碎片上的每个断裂面，以及潜在碎片集中每个碎片的每个断裂面，分别计算断裂面的特征串，然后通过计算豪斯多夫距离，找到潜在碎片集中与待匹配碎片上每个断裂面最佳匹配的碎片，进行碎片重组。

2.如权利要求1所述的结合特征点拓扑和几何约束的文物碎片自动重组方法，其特征在于，对于待匹配碎片上的每个断裂面，以及潜在碎片集中每个碎片的每个断裂面，分别计算断裂面的特征串，然后通过计算豪斯多夫距离，找到潜在碎片集中与待匹配碎片上每个断裂面最佳匹配的碎片，进行碎片重组，包括：

对于待匹配碎片上的每个断裂面，通过断裂面上的所有特征点，利用最大曲率、最小曲率构造有序对，得到断裂面的特征串；采用同样的方法得到潜在碎片集中每个断裂面的特征串；

利用最大不匹配公式计算待匹配碎片的断裂面特征串、潜在碎片集中碎片的断裂面特征串之间的豪斯多夫距离，找出潜在碎片集中与待匹配碎片的断裂面产生最小豪斯多夫距离的碎片作为最佳匹配碎片，然后进行待匹配碎片和最佳匹配碎片的重组。

3.如权利要求1所述的结合特征点拓扑和几何约束的文物碎片自动重组方法，其特征在于，步骤2中，所述的n阶带权无向完全图对应的邻接矩阵的公式为：

其中，D为n阶带权无向完全图对应的邻接矩阵，d_ij表示任意两个特征点之间的权值，n为特征点的个数，p_i,p_j为碎片断裂面上的任意两个特征点，坐标分别为(x_i,y_i,z_i),(x_j,y_j,z_j)。

4.如权利要求1所述的结合特征点拓扑和几何约束的文物碎片自动重组方法，其特征在于，步骤3中，生成每个断裂面上特征点的最小生成树，包括：

步骤3.1，对G＝(V,{E})，初始P＝{p₀}(p₀∈V),FE＝Φ；

其中，G＝(V,{E})是任意碎片的其中一个断裂面特征点构造的带权无向完全图，V指任意碎片的其中一个断裂面的所有特征点集合，{E}为所有特征点之间的边的集合，FE为最小生成树中的边的集合，P为特征点集V的子集，p₀为V中的任意特征点，Φ为空集；

步骤3.2，从所有p∈P,v∈V-P的边中选一条权值最小的边(p₀,v₀)并加入集合FE，同时将v₀加入P；

其中，p为特征点子集P中的特征点，v是V-P中的一个特征点，(p₀,v₀)为最小权值的边；

步骤3.3，重复步骤3.2，当P＝V时，停止操作，得到任意碎片的其中一个断裂面上特征点的最小生成树T_min＝{P,{FE}}。