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专利号: 2020101212474
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多域物质体数据内部结构特征表达方法,其特征在于,具体按照如下步骤实施:步骤1,获取体数据子分界面,对体数据子分界面间的相互关系进行分析,构建有向骨架树;

步骤2,体数据的骨架形状特征表示;

步骤3,体数据的脊谷形状特征表示;

步骤4,构建树形结构拓扑图并对其进行向量表示,实现体数据内部结构的三维空间特征的全面有效表征。

2.根据权利要求1所述的一种多域物质体数据内部结构特征表达方法,其特征在于,所述步骤1中对体数据子分界面间的相互关系进行分析,构建有向骨架树具体为:步骤1.1,基于获取的体数据子分界面,确定子分界面的个数,各个子分界面之间的关系,子分界面的关系有包含、相邻和相离;

步骤1.2,将子分界面之间的包含关系映射到有向骨架树中转变为父子关系,用单向箭头的实线表示,若子分界面A包含子分界面B,则A是父节点B为子节点,父子关系表示为A→B;

将子分界面之间的相邻关系映射到有向骨架树中转变为兄弟关系,用双向向箭头的虚线表示,若子分界面A相邻分界面B,则A与B互为兄弟关系,兄弟关系表示为A←…→B;

子分界面之间的相离关系,不进行边表示;

步骤1.3,构建有向骨架树,有向骨架树表示为G=,其中P是有向骨架树中的节点集合,代表子分界面;E是有向骨架树中的边集合,代表的是体数据子分界面间的拓扑关系;AP是节点属性特征,表示代表子分界面的个数;AE是边属性特征,即AE={Ene,Ein,Edis},其中Ene是子分界面相邻关系,用步骤1.2中相邻关系边的表示方法表示;Ein是子分界面之间包含关系,用步骤1.2中包含关系边的表示方法表示;Edis代表子分界面相离关系,不进行边表示。

3.根据权利要求2所述的一种多域物质体数据内部结构特征表达方法,其特征在于,所述步骤2具体为:

步骤2.1:获取的各个子分界面的骨架特征,分析骨架特征,确定各个子分界面的骨架端点数量,骨架分叉节点个数以及骨架分支的总数目;

步骤2.2:根据步骤2.1确定的骨架端点数量,骨架分叉节点个数以及骨架分支的总数目,进行体数据的骨架形状特征向量表示,体数据的骨架形状特征向量为:T=[T1 T2 T3...Tn],Ti表示第i个子分界面的骨架特征,i=1.2.3...n,Ti=[B F N],B表示第i个子分界面对应的骨架端点个数,F表示第i个子分界面对应的骨架分叉节点个数,N表示第i个子分界面对应的骨架分支的总数目。

4.根据权利要求3所述的一种多域物质体数据内部结构特征表达方法,其特征在于,所述步骤3具体为:

步骤3.1,分别提取各个子分界面脊点和谷点的所有坐标,获取最小方向包围盒的八个顶点坐标,即(Xmin,Ymin,Zmin)、(Xmax,Ymin,Zmin)、(Xmin,Ymax,Zmin)、(Xmax,Ymax,Zmin)、(Xmin,Ymin,Zmax)、(Xmax,Ymin,Zmax)、(Xmin,Ymax,Zmax)、(Xmax,Ymax,Zmax),其中Xmin,Xmax,Ymin,Ymax,Zmin,Zmax分别表示点集最小包围盒在X轴的最小坐标,最大坐标,在Y轴的最小坐标,最大坐标,在Z轴的最小坐标,最大坐标;

步骤3.2,对整个包围盒进行均分,获得各个栅格,并对各个栅格进行编号,分别实现子分界面的脊点和谷点的三维栅格化;

步骤3.3,分别根据各个栅格内脊点和谷点的个数与子分界面总脊点和谷点个数确定空间密度直方图,密度直方图是一个一维离散函数,其计算如公式(2)所示:其中,f为子分界面总脊点或谷点个数,Ni为第i个栅格内的脊点或谷点个数;

步骤3.4,通过分别计算三维栅格化后的各个栅格内的所有脊点和谷点到子分界面点集质心的距离,求取的是每一个栅格内的平均距离,分别生成脊点和谷点的距离特征直方图;

步骤3.5,对体数据的脊谷形状特征向量进行表示:体数据的脊谷形状特征向量为:H=[H1rH1v;H2rH2v;...;HnrHnv],Hnr=[ρr dr]表示一个子分界面的脊点密度直方图和距离直方图特征,ρr表示该子分界面对应的脊点的密度,dr表示该子分界面对应的脊点的距离,Hnv=[ρv dv]表示一个子分界面谷点的密度直方图和距离直方图特征,ρv表示该子分界面对应的谷点的密度,dv表示该子分界面对应的脊点的距离。

5.根据权利要求4所述的一种多域物质体数据内部结构特征表达方法,其特征在于,所述步骤4具体为:

步骤4.1,在步骤1-3的基础上,确定体数据中有向骨架树、子分界面的骨架的以及子分界面脊谷的特征表达,构建体数据的树形拓扑图;

步骤4.2,整个树形结构拓扑图的特征向量为M=[Tr T H],其中Tr是体数据有向骨架树的特征向量,T是体数据的骨架形状特征向量,H是体数据脊谷向量。

6.根据权利要求5所述的一种多域物质体数据内部结构特征表达方法,其特征在于,所述体数据有向骨架树的特征向量Tr=[NP NEne NEin NEdis],其中Np表示子分界面个数;NEne表示子分界面相邻关系的个数、NEin表示子分界面包含关系的个数、NEdis表示子分界面间相离关系的个数。

7.根据权利要求6所述的一种多域物质体数据内部结构特征表达方法,其特征在于,所述体数据有向骨架树的特征向量Tr=[NP NEne NEin NEdis]通过查询读取有向骨架树的空间关联矩阵来获得,有向骨架树的空间关联矩阵为:其中,Pi和Pj分别表示第i个和第j个子分界面,由于子分界面界是包含关系时,在空间关系矩阵中,ψ(i,j)=2和ψ(i,j)=-2是一一对应关系,在获取向量时只取一种。