[发明专利]一种基于分叉特征的三维骨架快速提取方法

摘要

本发明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。

主权项

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，则不进行标记；直到所有体素聚类都检测完为止；选取检测到的分叉聚类的重心点作为分叉点，按聚类图方向连接根点、分叉点和末梢点形成分支图；根据分支图对体素模型中的每个体素点进行分类，同一个分支上的体素点为一类部件，并且在分叉处进行分割面优化用于保证体素模型部件之间分界合理，最后得到基于分叉特征的形状分解，输入的体素模型被分解为若干个部件；步骤3：根据部件对应的末梢点距离场，在每个部件中提取各自的部件骨架；最后按分支结构将所有部件骨架连接成结构化的完整骨架。