[发明专利]一种易于交互的区域选择方法

说明书

本发明公开了一种易于交互的区域选择方法，包括步骤：构建三维网格模型表面的网格顶点的特征向量；建立相应的网格顶点之间的特征度量距离方程；根据用户交互指定的特征容差值在三维网格模型表面进行区域选择，形成由边序列构成的初始化区域选择边界分割环；通过几何优化方法对初始区域选择边界分割环进行光顺化获得最终区域边界环。本发明所提供的方法允许用户输入特征容差值进行区域选择，提高了用户交互的自由度，可以动态的实现模型表面区域选择,有效地提高了区域选择效率和实用性，且本实施例所提供的方法不受噪声的干扰，准确度更高。

技术领域

本发明涉及数据获取和重建技术领域，尤其涉及一种易于交互的区域选择方法

背景技术

三维模型分割是计算机图形学和计算机辅助设计中的热点研究课题之一,得到了越来越多的研究中的关注，三维网格模型的分析和研究方法在图形学和几何建模中己经建立起了很可靠的数学基础。与颜色、纹理等特征相比，形状特征从几何的角度刻画了物体的外形信息,被广泛应用于诸如目标识别、文字识别、机器人导航等领域中，交互式三维模型的分割方法主要可以分为两类基于边界的方法和基于区域的方法，基于边界的方法要求用户在所需分割的边界上指定点或笔划,基于区域的方法允许用户自由地在前景和背景区域绘制笔画将需要分割的区域进行标注。

其中基于边界方法，三维模型表面的区域选择主要用于网格分割,这一种常见的方法类型是基于边界的区域选择,基于边界的方法需要用户在需要选择或分割区域的边缘附近输入一些提示信息，部分学者提出的方法是由用户指定点序列,连接点序列形成边界对模型进行区域选择或分割，部分学者应用改进的Dijkstra算法的寻找分割边界轮廓，图切算法也是一种计算区域边界轮廓的有效方法,部分学者通过计算网格上的测地线形成最短闭路径进行分割区域边界，在测地线或测地环的研究上，Xin等先后提出了两种计算测地环的方法,但因为计算代价太大,它们难以适用于实时的交互应用中。基于边界方法往往需要用户注意笔画的方向,并且经常需要多次笔划来获得期望的结果；而基于区域的方法，基于区域选择的方法从计算方法来说可分为区域增长式算法,随机游动算法，图分割方法和层次聚类方法，用户输入的分割边界或区域信息缺乏精度,从而得到的最终分割环无法满足用户的需求。孟敏提出了一种基于网格上的调和场和图割技术的网格模型分片算法,并适用于特征单一或复杂的网格模型。进一步地,一些学者提出了以用户输入轨迹作为标量场诱导出最优的等值线来实现网格分割的方法,允许用户可以通过划线的方式来指定网格上感兴趣的区域。但是基于区域的方法所进行的交互过程是静态的,还不能满足用户通过交互动态改变所选择区域的期望。

事实上,一般情况下,通过用户在网格表面指定边界或区域进行模型分割,所得到的分割区域要么边界不够光滑，要么需要用户根据提示指定更多的细化操作来完成交互。因此提出一种易于与用户交互的区域选择方法尤为必要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种易于交互的区域选择方法，基于三维网格模型的不同区域具有不同特征及便于用户进行容差交互选择，可以动态实现模型表面的区域选择，大大提高区域选择的效率和实用性。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种易于交互的区域选择方法，包括步骤：

构建三维网格模型表面的网格顶点的特征向量；

建立相应的网格顶点之间的特征度量距离方程；

根据用户交互指定的特征容差值在三维网格模型表面进行区域选择，形成由边序列构成的初始化区域选择边界分割环；

通过几何优化方法对初始区域选择边界分割环进行光顺化获得最终区域边界环。

优选的，所述构建三维网格模型表面的网格顶点的特征向量具体为：

利用三维网格模型的热核特征和平均曲率构建三维模型表面网格顶点的特征向量。

优选的，还包括步骤：