[发明专利]一种基于断裂面形状特征的三维碎片拼接重组方法

权利要求书

1.一种基于断裂面形状特征的三维碎片拼接重组方法，其特征在于包括以下步骤：

根据碎片边缘的特征组合提取碎片断裂面的三维轮廓；

根据碎片断裂面三维轮廓的多尺度形状特征进行断裂面匹配，得到碎片间的两两匹配结果；

筛选未匹配碎片，获取未匹配碎片碎片边缘的四种不同的组合特征，该组合特征分别为LLE四维特征、PCA二维特征、混合特征和LLE二维特征，采用四种不同的组合特征重复上述两个步骤进行断裂面匹配得到初始碎片匹配结果；

对未完成匹配的碎片进行异常处理：对于仍未匹配的碎片，增加碎片边缘的聚类数目从而得到多数量的断裂面轮廓，将多个断裂面轮廓与其他碎片的未标记断裂面进行匹配输出匹配矩阵；

优化匹配矩阵：判断每组碎片的数量是否小于设定阈值，如果小于则将该组碎片与其他组碎片进行轮廓匹配，并将符合标准的两组碎片合并，对于同组碎片根据碎片周围的其他碎片调整当前碎片的位置，直到该组碎片之间的距离值小于设定阈值为止从而得到优化后的匹配矩阵，根据优化后的匹配矩阵进行碎片间的拼接重组。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：根据三维碎片中点的曲率值获取碎片的边缘点集，采用Kmeans方法对碎片边缘点进行预聚类得到满足要求的聚类数目，提取碎片边缘点的特征，根据碎片边缘特征和聚类数目进行贝叶斯高斯混合聚类得到碎片断裂面的三维轮廓。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：对断裂面的三维轮廓进行数据预处理得到单点、等距的轮廓点云，选择三维轮廓的预匹配断面集，提取轮廓点云中点的多尺度线形特征，不同尺度特征的断裂面匹配得到不同的匹配结果，根据第一匹配占据绝对优势方法删除错误的匹配结果，记录符合标准的匹配结果，并标记对应的断裂面和碎片从而得到碎片间的两两匹配结果。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述第一匹配占据绝对优势方法为：对断面轮廓f_i的预匹配集合中的每一个断面都计算该断面与断面轮廓f_i的旋转矩阵bestT和匹配点对数num，将匹配点对数num按照从大到小排序，如果第一匹配点对数num满足如下设定要求：第一匹配点对数numA且第一匹配点对数num第二匹配点对数num*B，则记录对应的断面和碎片。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：采用四种不同组合特征进行断裂面匹配时：对前一次迭代中未被标记的碎片使用新的碎片边缘特征提取获得新的断裂面轮廓，对新的断裂面轮廓和前一次迭代中未标记的旧断裂面轮廓进行断裂面轮廓多尺度匹配，综合四次匹配得到初始碎片匹配结果，将相互之间有匹配关系的碎片放到同一组中，得到互不交叉的多组碎片。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：对未完成匹配的碎片进行异常处理时还包括：将整个碎片的轮廓分别与已有的多组碎片轮廓进行匹配，将满足标准的匹配关系记录下来，并标记对应的断面和碎片。