基于切片数据对称性分析的三维缺损颜面模型重建方法
专利汇可以提供基于切片数据对称性分析的三维缺损颜面模型重建方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且基于切片数据对称性分析的三维缺损颜面模型重建方法，属于计算机测量数据建模领域。本 发明 包括以下步骤：1）输入三维人脸缺损模型，并对三维模型进行切片处理：在输入三维模型之后，垂直于设定轴向对三维模型进行等距切片分层，并进一步将层划分成扇区；2）将步骤1）得到的切片模型进行对称性分析，获取最佳对称面；3）基于步骤2）获得的最佳对称面重建缺损区域的 三维网格 然后输出三维模型。本发明有较大的灵活性与可扩展性，并且能够满足更高 精度 的要求。，下面是基于切片数据对称性分析的三维缺损颜面模型重建方法专利的具体信息内容。
1.基于切片数据对称性分析的三维缺损颜面模型重建方法，其特征在于，所述重建方法包括下述步骤:
1)输入三维人脸缺损模型，并对三维模型进行切片处理：在输入三维模型之后，垂直于设定轴向对三维模型进行等距切片分层，并进一步将层划分成扇区；
2)将步骤1)得到的切片模型进行对称性分析，获取最佳对称面；
3)基于步骤2)获得的最佳对称面重建缺损区域的三维网格然后输出三维模型；
所述步骤1)具体为：
1_1).初始设定：
设输入三维颜面模型为M,经过切片处理得到的切片模型为M1；设定轴为Z轴；垂直于Z轴对三维颜面模型M等距切片分层，得到的层数为Nl，设定层的高度为ΔZ,设定层中心层的Z轴方向坐标为L；以Z轴与每层的交点为中心，将每层划分成等角度扇区，设得到的每层等角度扇区数为Ns；设A为扇区内所包含三维点形成的点阵列；D为三维点与Z轴之间的距离值；
1_2).分层：
设定层底层和顶层的Z轴方向坐标分别为Zh＝L+ΔZ/2和Zl＝L-ΔZ/2；
模型中任一三维点坐标为p＝(x,y,z)，如果三维点p的z∈(Zl,Zh)，则说明p点属于设定层；
1_3).分扇区：
各扇区角度为Δa＝2π/Ns；对于三维点p，设 α＝arccos(x/r)，如果三维点p的y>0,则三维点p所在的扇区编号k＝[α/Δa]，否则k＝Ns-1-[α/Δa]，最后将三维点p作为A阵列的第k个值Ak插入到A阵列中；
定义Dk为三维点与Z轴之间的距离值的最大值,即定义Dk为D的最大值，如果r>Dk，则将r赋值给Dk；
1_4).计算三角形网格上的所有点,只留下最外层的点，每一个扇区中最多包含一点，最终得到扇区内所包含三维点形成的点阵列A，也就是切片模型M1。
2.根据权利要求1所述的基于切片数据对称性分析的三维缺损颜面模型重建方法，其特征是，所述步骤2)对切片模型进行对称性分析，获取最佳对称面的方法为：
2_1).切片处理后，确定模型的对称性类型并调整数字参数，使得三维模型沿着Z轴进行调整以更加接近实际轴线或通过对称平面；
a.初始化Nmax＝0，rbest(x,y,z)＝null，Nsym＝0，对于每一个旋转rj(x,y,z),j＝1……R，对于每一层的索引i,i＝1……Nl；
b.结合输出L＝Z+iΔz来计算阵列A，D，计算Da作为D中的非零距离的存储值，计算平均距离的相对差，相对差为Max(|Dk-Da|)/Da,k∈(1,2……Ns)；
c.如果相对差<εD，则令Nsym＝Nsym+1，否则搜索下一层；如果Nsym>Nmax，则令Nmax＝Nsym，rbest(x,y,z)＝rj(x,y,z)，否则进行下一个旋转，得到旋转模型的旋转坐标为rbest(x,y,z)；
rj(x,y,z)为旋转矩阵，用于模型对齐的测试，其中j＝1,...,R；εD为最外点到z轴的距离与从z轴的层上的点的平均距离之间差的阈值，即，最外点到z轴的距离值作为被减数，层上所有点到z轴的距离平均值作为减数，则为这两者之差所设定的阈值称为εD，N1为每一个旋转对称的层的数目；
2_2).检测对齐模型的对称性，并收集层-层基础模型中的不对称或缺失部分的信息，缺失的部分存储在折线对中以用来生成三维网格；
a.对于每一层索引l，l＝1,...,Nl,结合输出L'＝Z+lΔz来计算阵列A'和D'；创建一个点P的数组，元素初始化如下：如果A'k≠null，则Pk＝A'k；否则Pk＝(0,0,L')；
b.令Pl＝0，D'max＝0，当i＝1,...,Ns时，如果D'i>D'max，则令D'max＝D'i；当j＝1,...,Ns时，令P'l(0,j)＝P，设θ＝j×2π/Ns，若D'i<γ×D'max，γ是关于轴的两侧点的距离的阈值，则P'l(1,j)＝(D'max×cosθ,D'max×sinθ,L')，否则P'l(1,j)＝(D'j×cosθ,D'j×sinθ,L')，然后得到数组P'l(i,j)；
2_3).执行过程中，模型被切片，并且每一层中，到Z轴距离最大的点被记录在D'max中，层上的每个点j的坐标和距离在阵列折线角度为θ时被重新编码，输出是P'l(i,j)，将用于下一步的网格生成。
3.根据权利要求2所述的基于切片数据对称性分析的三维缺损颜面模型重建方法，其特征是，所述步骤3)中基于最佳对称面重建缺损区域的三维网格然后输出三维模型的方法为：
3_1).利用空折线将阵列折线区分开，找到不相交的缺损部分进行重建处理；
3_2).相邻两层的连接点对对应于两个非空折线对，连接相邻两层中段对应点，并以此为基础所生成的三角形加入到三角形阵列；
3_3).在已存在的三角形阵列中加入新一点，并寻找所有包含这个新加入点的三角形的外接圆；
3_4).自身包含这个新加入点的三角形被找到后,然后以迭代性质搜索其邻接三角形，以及邻接三角形的邻接三角形，直到再也找不到更多的包络这个新加入点的三角形的外接圆为止；绘制三角形阵列中每个三角形，实现缺损区域的三维网格的重新建模；然后在三维网格上采用Bezier曲面进行拟合，在光滑处理后输出光顺的三维模型。
基于切片数据对称性分析的三维缺损颜面模型重建方法
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发明内容
具体实施方式
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