一种区域边界环光顺方法与流程
本发明涉及数据获取和重建技术领域，尤其涉及一种区域边界环光顺方法。
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。基于上述算法或交互容差算法等计算得到的区域边界环是沿着模型面上的边进行划分是三维网格面,所得到的划分边界光滑性较差,而光滑平整的区域边界环逐渐得到研究人员和用户重视，为提高区域边界重建的准确度，对区域边界环进行光顺显得尤为必要。
公开号为cn109242972a的国内专利公开了一种基于顶点特征的双法向网格模型光顺方法，主要步骤为：1)将网格模型中所有顶点划分为特征点和非特征点。2)利用引导滤波构建面法向场。3)利用对每个面相对的面的法向进行滤波，获得精确的面法向场。4)分别计算三角网格模型中的特征点和非特征点的顶点法向，从而构建顶点的法向场。5)根据面法向对非特征顶点位置进行更新；根据面法向和顶点法向对特征顶点位置进行迭代更新。6)对网格模型进行光顺。该发明在对网格模型去除噪声的同时，能更好的保留网格模型的细节特征，且光顺后网格模型的误差较小，能更精确的逼近实际模型。但是，其算法复杂，实用性不强。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种区域边界环光顺方法，实现对划分后的区域边界环的光顺化，其过程简单，实用性更强。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种区域边界环光顺方法，包括步骤：
确定三维网格模型的初始区域边界环；
对初始区域边界环的每个特征网格单元构建三角网格曲面；
将构建的三角网格曲面逐个进行光滑拼接得到连续的三角网格分片曲面，将其作为三维网格模型的光顺参考曲面；
通过几何优化方法对初始区域边界环进行光顺化获得最终区域边界环。
优选的，还包括步骤：
将初始区域边界环上的网格顶点调整至所述光顺参考曲面上，进行初始区域边界环的光顺化。
优选的，还包括步骤：
对初始区域边界环的网格特征数据进行滤波处理，滤除低频误差成分。
优选的，所述通过几何优化方法对初始区域边界环进行光顺化包括步骤：
将初始化区域边界环中边序列组成的路径作为初始路径；
以测地距离的长度作为目标函数；
通过几何优化方法进行迭代计算获得最终区域边界环。
优选的，还包括步骤：
对已选定的网格顶点设置密度值ρ(xi)＝a，a为常数，以便优化目标函数进行定位：
公式(1)的偏导数方程为：
其中pi是在路径与第i条边
优选的，还包括步骤：
获取三维网格模型的三角网格曲面s、初始路径γ、初始路径γ的固定点s∈s及容错值ε等参数；
遍历初始路径γ所有的顶点vi,降顶点vi左/右周角所包含的边e按顺序加入到初始路径环；
为每一条边e随机赋值λi,得到
使用公式(7)和公式(8)进行连续迭代计算，分别计算目标函数l的值及l的梯度▽l；
更新并获得新的路径，遍历新的路径所有顶点vi，当λi＝1或者λi＝0时，使用pi一边未在当前面序列中的三角面代替已在面序列中的三角面。
与现有技术相比，本发明对初始区域选择边界区域进行光顺化后，所输出的选择区域的划分边界更为光滑，有效提高区域重建的准确度，其算法简单，且实用性更强。
附图说明
图1为实施例一提供的一种区域边界环光顺方法的流程图；
图2为实施例一提供的一种区域边界环光顺方法的区域选择的初始网格状态到最终形成过程图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
本实施例提供一种区域边界环光顺方法，如图1所示，包括步骤：
s100、确定三维网格模型的初始区域边界环；
s200、对初始区域边界环的每个特征网格单元构建三角网格曲面；
s300、将构建的三角网格曲面逐个进行光滑拼接得到连续的三角网格分片曲面，将其作为三维网格模型的光顺参考曲面；
s400、通过几何优化方法对初始区域边界环进行光顺化获得最终区域边界环。
为了解决基于模型分割等得到的区域边界环沿着模型面上的边进行划分三维网格面,所得到的划分边界光滑性较差所得到的区域边界重建的准确度不高等问题，本实施例提供一种区域边界环光顺方法，其算法较现有技术而言更加简单、实用。
优选的，还包括步骤：
将初始区域边界环上的网格顶点调整至所述光顺参考曲面上，进行初始区域边界环的光顺化。
通过将初始区域边界环上的网格顶点逐步调整至光顺参考曲面上，使得初始区域边界上的所出现的拐点“移位”，形成关顺曲面，以实现初始区域边界环的光顺化。
优选的，还包括步骤：
对初始区域边界环的网格特征数据进行滤波处理，滤除低频误差成分。
本实施例通过步骤400运用几何优化方法对初始区域选择边界分割环进行光顺化以获得最终较为光滑的区域边界环，优选的，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具体为：
将初始化区域选择边界中边序列组成的路径作为初始路径；
以测地距离的长度作为目标函数；
通过几何优化方法进行迭代计算获得最终区域边界环。
采用优化的方法可计算测地线和测地环，其主要有步骤2个步骤,第一步给定一条初始路径，本实施例将初始边界环环γ中的边序列组成的路径为初始路径；第二步以测地距离的长度为目标函数,再通过几何优化的方式进行迭代计算得到最终结果。为了在优化过程中,区域轮廓的变化趋势尽量指向选定区域外，优选的，还包括步骤：
对已选定的网格顶点设置密度值ρ(xi)＝a，a为常数，以便优化目标函数进行定位：
公式(7)的偏导数方程为：
其中pi是在路径与第i条边
优选的，还包括步骤：
获取三维网格模型的三角网格曲面s、初始路径γ、初始路径γ的固定点s∈s及容错值ε等参数；
遍历初始路径γ所有的顶点vi,降顶点vi左/右周角所包含的边e按顺序加入到初始路径环；
为每一条边e随机赋值λi,得到
使用公式(7)和公式(8)进行连续迭代计算，分别计算目标函数l的值及l的梯度▽l；直到两个连续迭代计算过程中计算得到路径的长度差大于容错值ε。
更新并获得新的路径，遍历新的路径所有顶点vi，当λi＝1或者λi＝0时，使用pi一边未在当前面序列中的三角面代替已在面序列中的三角面。
经过对初始区域选择边界区域进行光顺化后，所输出的选择区域的划分边界较为光滑，实用性更强，区域选择的初始网格状态到最终形成过程如图2所示。
本实施例所采用的方法对初始区域选择边界区域进行光顺化后，所输出的选择区域的划分边界更为光滑，有效提高区域重建的准确度，其算法简单，且实用性更强。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
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