基于運動的三維模型空域分割的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于運動的三維模型空域分割的方法。本發(fā)明依據(jù)模型的運動對模型進行分割，根據(jù)微分幾何中的一條定理：空間曲線的曲率和繞率完全決定了曲線的形狀，因此本發(fā)明采用曲率和繞率來衡量模型的運動，即若兩頂點在每幀的曲率和繞率均相似，則說明它們的運動軌跡很相似，應(yīng)該聚為一類。本發(fā)明完美地將微分幾何與空域分割結(jié)合起來，采用曲率和繞率表示模型的運動，不但具有強烈的理論支撐，而且將運動相似的點準確地聚為一塊。
【專利說明】
基于運動的H維模型空域分割的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于=維動畫模型壓縮的多媒體技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于模型運動的 空域分割方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 計算機圖形學(xué)作為當今最活躍的學(xué)科之一，主要包括虛擬現(xiàn)實、=維動畫、科學(xué)計 算可視化和真實感圖形學(xué)、CAD等先進技術(shù)。經(jīng)過多年的發(fā)展，計算機圖形學(xué)在很多領(lǐng)域已 經(jīng)得到了相當廣泛的應(yīng)用，其中=維動畫技術(shù)在藝術(shù)、科學(xué)、產(chǎn)品設(shè)計與展示、飛行模擬和 軍事仿真等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著其特有的優(yōu)勢。
[0003] 但是隨著計算機=維網(wǎng)格動畫和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對=維模型及= 維場景的真實度要求越來越高，導(dǎo)致對應(yīng)網(wǎng)格動畫的復(fù)雜度和數(shù)據(jù)量也越來越大，所消耗 的存儲空間和傳輸資源也越來越多。在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)帶寬條件下，過于龐大的數(shù)據(jù)量的存儲 和傳輸將嚴重阻礙網(wǎng)格動畫的發(fā)展和應(yīng)用。而要解決運一問題，僅僅依靠提高處理器的能 力和增加存儲容量等硬件方面是不現(xiàn)實的，必須采取相應(yīng)的方法來消除網(wǎng)格動畫間的冗余 數(shù)據(jù)，提高傳輸效率。因此，尋找=維模型數(shù)據(jù)的壓縮方法，對減少傳輸帶寬和降低存儲空 間具有十分重要的意義。
[0004] 對于客戶端而言，所需的=維模型存儲數(shù)據(jù)越少、重構(gòu)誤差越小越好。當然前人也 研究了一些方法，對于聚類來說，研究者們最常用的是采用歐式距離進行聚類，即兩點間距 離越近的頂點越應(yīng)該聚為一塊，當然運在某種程度上是合理的。但是當一個模型的某兩個 部分相距較遠而運動卻極為相似，如某動物在一段動畫中某兩條腿運動極為相似，它們也 應(yīng)該被聚為一類。在運種情況下根據(jù)歐式距離進行聚類就變得很不合理，因此本發(fā)明考慮 到諸如此類的情況，創(chuàng)新性地設(shè)計出一種基于模型運動的空域分割方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于運動的=維模型空域分割的方法。
[0006] 本發(fā)明的主要構(gòu)思:依據(jù)模型的運動對模型進行分割使得分割效果更優(yōu)。根據(jù)微 分幾何中的一條定理:空間曲線的曲率和繞率完全決定了曲線的形狀，因此本發(fā)明采用曲 率和繞率來衡量模型的運動，即若兩頂點在每帖的曲率和繞率均相似，則說明它們的運動 軌跡很相似，應(yīng)該聚為一類。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：
[000引步驟一:假設(shè)帖數(shù)為F，每一帖所含有的頂點數(shù)為N，其中F〉0，N〉0;將待求曲率、繞 率的頂點在所有帖中的坐標連接成曲線，在某帖中的曲率和繞率即為該曲線上對應(yīng)點的曲 率和繞率。
[0009] 將曲率和繞率分別保存至矩陣k和T中，其中k和T均為NXF的矩陣，ki康示第i個頂 點在第j帖中的曲率，Tij表示第i個頂點在第j帖中的繞率，i = 1，…，N，j = 1，…，F(xiàn)。
[0010] 步驟二：由于在步驟一中將每個頂點在所有帖中的坐標連成了曲線，從而獲取N條 空間曲線，構(gòu)造 T矩陣，T是N X 2F的矩陣，具體表示如下：
[0011]
[0012] 步驟將T矩陣中的每行看成一個元素，運用聚類方法對其進行聚類，運樣便將 運動相似的頂點分為一塊，完成最終的分割。
[0013] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明完美地將微分幾何與空域分割結(jié)合起來，采用曲率和 繞率表示模型的運動，不但具有強烈的理論支撐，而且將運動相似的點準確地聚為一塊。
【具體實施方式】
[0014] W下進一步說明本發(fā)明的方法步驟：
[001引本發(fā)明包括W下步驟：
[0016] 步驟一:假設(shè)帖數(shù)為F，每一帖所含有的頂點數(shù)為N，其中。〉0，於0。將待求曲率、繞 率的頂點在所有帖中的坐標連接成曲線，在某帖中的曲率和繞率即為該曲線上對應(yīng)點的曲 率和繞率。將曲率和繞率分別保存至矩陣k和T中，其中k和T均為NXF的矩陣，ki康示第i個 頂點在第j帖中的曲率，同樣Tij表示第i個頂點在第j帖中的繞率，i = 1，…，N，j = 1，…，F(xiàn)。
[0017] 步驟二：由于在步驟一中將每個頂點在所有帖中的坐標連成曲線，從而獲取N條空 間曲線。如果其中兩條曲線很相似，即它們對應(yīng)頂點在每一帖中的曲率和繞率很相近，考慮 到運動相似的點應(yīng)聚為一塊的初衷。因此構(gòu)造 T矩陣，T是NX 2F的矩陣，具體表示如下：
[001 引
[0019] 步驟立巧個頂點運動越相似，即兩個頂點在T矩陣中對應(yīng)的行越相似。因此將T矩 陣中的每行看成一個元素，運用普通的聚類方法對其進行聚類。運樣便將運動相似的頂點 分為一塊，完成最終的分割。
【主權(quán)項】
1.基于運動的三維模型空域分割的方法，其特征在于該方法包括如下步驟： 步驟一:假設(shè)幀數(shù)為F，每一幀所含有的頂點數(shù)為N，其中F>0，N>0;將待求曲率、繞率的 頂點在所有幀中的坐標連接成曲線，在某幀中的曲率和繞率即為該曲線上對應(yīng)點的曲率和 繞率； 將曲率和繞率分別保存至矩陣k和τ中，其中k和τ均為NXF的矩陣，kij表示第i個頂點在 第j幀中的曲率，Tij表示第i個頂點在第j幀中的繞率，i = 1，…，N，j = 1，…，F(xiàn); 步驟二：由于在步驟一中將每個頂點在所有幀中的坐標連成了曲線，從而獲取N條空間 曲線，構(gòu)造T矩陣，T是N X 2F的矩陣，具體表示如下：步驟二:將T矩陣中的M π VL·承·，其進行聚類，這樣便將運動 相似的頂點分為一塊，完成最終的分割。
【文檔編號】G06T7/20GK106023255SQ201610335242
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】楊柏林, 張露紅, 江照意, 金劍秋
【申請人】浙江工商大學(xué)