基于运动的三维模型空域分割的方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于运动的三维模型空域分割的方法。本发明依据模型的运动对模型进行分割，根据微分几何中的一条定理：空间曲线的曲率和绕率完全决定了曲线的形状，因此本发明采用曲率和绕率来衡量模型的运动，即若两顶点在每帧的曲率和绕率均相似，则说明它们的运动轨迹很相似，应该聚为一类。本发明完美地将微分几何与空域分割结合起来，采用曲率和绕率表示模型的运动，不但具有强烈的理论支撑，而且将运动相似的点准确地聚为一块。
【专利说明】
基于运动的H维模型空域分割的方法
技术领域
[0001] 本发明属于=维动画模型压缩的多媒体技术领域，具体设及一种基于模型运动的 空域分割方法。
【背景技术】
[0002] 计算机图形学作为当今最活跃的学科之一，主要包括虚拟现实、=维动画、科学计 算可视化和真实感图形学、CAD等先进技术。经过多年的发展，计算机图形学在很多领域已 经得到了相当广泛的应用，其中=维动画技术在艺术、科学、产品设计与展示、飞行模拟和 军事仿真等诸多领域发挥着其特有的优势。
[0003] 但是随着计算机=维网格动画和虚拟现实技术的广泛应用，人们对=维模型及= 维场景的真实度要求越来越高，导致对应网格动画的复杂度和数据量也越来越大，所消耗 的存储空间和传输资源也越来越多。在现有的网络带宽条件下，过于庞大的数据量的存储 和传输将严重阻碍网格动画的发展和应用。而要解决运一问题，仅仅依靠提高处理器的能 力和增加存储容量等硬件方面是不现实的，必须采取相应的方法来消除网格动画间的冗余 数据，提高传输效率。因此，寻找=维模型数据的压缩方法，对减少传输带宽和降低存储空 间具有十分重要的意义。
[0004] 对于客户端而言，所需的=维模型存储数据越少、重构误差越小越好。当然前人也 研究了一些方法，对于聚类来说，研究者们最常用的是采用欧式距离进行聚类，即两点间距 离越近的顶点越应该聚为一块，当然运在某种程度上是合理的。但是当一个模型的某两个 部分相距较远而运动却极为相似，如某动物在一段动画中某两条腿运动极为相似，它们也 应该被聚为一类。在运种情况下根据欧式距离进行聚类就变得很不合理，因此本发明考虑 到诸如此类的情况，创新性地设计出一种基于模型运动的空域分割方法。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于运动的=维模型空域分割的方法。
[0006] 本发明的主要构思:依据模型的运动对模型进行分割使得分割效果更优。根据微 分几何中的一条定理:空间曲线的曲率和绕率完全决定了曲线的形状，因此本发明采用曲 率和绕率来衡量模型的运动，即若两顶点在每帖的曲率和绕率均相似，则说明它们的运动 轨迹很相似，应该聚为一类。
[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[000引步骤一:假设帖数为F，每一帖所含有的顶点数为N，其中F〉0，N〉0;将待求曲率、绕 率的顶点在所有帖中的坐标连接成曲线，在某帖中的曲率和绕率即为该曲线上对应点的曲 率和绕率。
[0009] 将曲率和绕率分别保存至矩阵k和T中，其中k和T均为NXF的矩阵，ki康示第i个顶 点在第j帖中的曲率，Tij表示第i个顶点在第j帖中的绕率，i = 1，…，N，j = 1，…，F。
[0010] 步骤二：由于在步骤一中将每个顶点在所有帖中的坐标连成了曲线，从而获取N条 空间曲线，构造 T矩阵，T是N X 2F的矩阵，具体表示如下：
[0011]
[0012] 步骤将T矩阵中的每行看成一个元素，运用聚类方法对其进行聚类，运样便将 运动相似的顶点分为一块，完成最终的分割。
[0013] 本发明的有益效果:本发明完美地将微分几何与空域分割结合起来，采用曲率和 绕率表示模型的运动，不但具有强烈的理论支撑，而且将运动相似的点准确地聚为一块。
【具体实施方式】
[0014] W下进一步说明本发明的方法步骤：
[001引本发明包括W下步骤：
[0016] 步骤一:假设帖数为F，每一帖所含有的顶点数为N，其中。〉0，於0。将待求曲率、绕 率的顶点在所有帖中的坐标连接成曲线，在某帖中的曲率和绕率即为该曲线上对应点的曲 率和绕率。将曲率和绕率分别保存至矩阵k和T中，其中k和T均为NXF的矩阵，ki康示第i个 顶点在第j帖中的曲率，同样Tij表示第i个顶点在第j帖中的绕率，i = 1，…，N，j = 1，…，F。
[0017] 步骤二：由于在步骤一中将每个顶点在所有帖中的坐标连成曲线，从而获取N条空 间曲线。如果其中两条曲线很相似，即它们对应顶点在每一帖中的曲率和绕率很相近，考虑 到运动相似的点应聚为一块的初衷。因此构造 T矩阵，T是NX 2F的矩阵，具体表示如下：
[001 引
[0019] 步骤立巧个顶点运动越相似，即两个顶点在T矩阵中对应的行越相似。因此将T矩 阵中的每行看成一个元素，运用普通的聚类方法对其进行聚类。运样便将运动相似的顶点 分为一块，完成最终的分割。
【主权项】
1.基于运动的三维模型空域分割的方法，其特征在于该方法包括如下步骤： 步骤一:假设帧数为F，每一帧所含有的顶点数为N，其中F>0，N>0;将待求曲率、绕率的 顶点在所有帧中的坐标连接成曲线，在某帧中的曲率和绕率即为该曲线上对应点的曲率和 绕率； 将曲率和绕率分别保存至矩阵k和τ中，其中k和τ均为NXF的矩阵，kij表示第i个顶点在 第j帧中的曲率，Tij表示第i个顶点在第j帧中的绕率，i = 1，…，N，j = 1，…，F; 步骤二：由于在步骤一中将每个顶点在所有帧中的坐标连成了曲线，从而获取N条空间 曲线，构造T矩阵，T是N X 2F的矩阵，具体表示如下：步骤二:将T矩阵中的M π VL·承·，其进行聚类，这样便将运动 相似的顶点分为一块，完成最终的分割。
【文档编号】G06T7/20GK106023255SQ201610335242
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】杨柏林, 张露红, 江照意, 金剑秋
【申请人】浙江工商大学