一種增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法，包括以下步驟：輸入原始形狀M及曲線骨架S；建立骨架主干候選Pi，通過(guò)全局濾波器篩選出有效骨架主干候選集；基于每一個(gè)骨架主干候選對(duì)原始形狀M進(jìn)行對(duì)稱(chēng)化處理，生成對(duì)稱(chēng)化后的形狀集；計(jì)算對(duì)稱(chēng)化代價(jià)，根據(jù)所述對(duì)稱(chēng)化代價(jià)輸出與原始形狀M最相似的對(duì)稱(chēng)化后的形狀MO以及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)骨架主干候選P；相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的系統(tǒng)。實(shí)施本發(fā)明的有益效果：通過(guò)曲線骨架及骨架主干候選，降低了骨架主干的搜索空間；通過(guò)骨架對(duì)稱(chēng)化和細(xì)節(jié)對(duì)稱(chēng)化操作，可以快速有效地篩選出骨架主干，從而得到所需的對(duì)稱(chēng)化的形狀，最終達(dá)到了對(duì)于本征對(duì)稱(chēng)性較弱的形狀的對(duì)稱(chēng)化。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在數(shù)學(xué)上,關(guān)于對(duì)稱(chēng)的精確定義為:對(duì)于一個(gè)幾何對(duì)象M,如果存在一個(gè)T使得M=T (M)，即M在T變換時(shí)保持不變，則M是自對(duì)稱(chēng)的。顯然，對(duì)稱(chēng)性的重要特點(diǎn)是具有變幻不變性。根據(jù)不變性的度量，對(duì)稱(chēng)性分為兩類(lèi):外在對(duì)稱(chēng)性和本征對(duì)稱(chēng)性。外在對(duì)稱(chēng)性考慮歐幾里德距離來(lái)測(cè)量距離，而本征對(duì)稱(chēng)性則考慮測(cè)地距離。對(duì)于人和一般動(dòng)物等都能自由動(dòng)作的生物，當(dāng)他們運(yùn)動(dòng)時(shí)，外在對(duì)稱(chēng)性被打破，而本征對(duì)稱(chēng)性保持不變。
[0003]目前，在對(duì)于對(duì)稱(chēng)性檢測(cè)方面有很多相關(guān)工作，特別是近幾年來(lái)在本征對(duì)稱(chēng)性檢測(cè)方面的研究。在全局對(duì)稱(chēng)性檢測(cè)方面，一般有兩種解決思路:一種是將輸入形狀映射到某個(gè)嵌入空間，以降低本征變換的自由度；另一種是顯示地搜索最顯著的距離保全局或局部的自映射。近期，有人提出檢測(cè)多尺度局部?jī)?nèi)在對(duì)稱(chēng)性的方法，也有人利用對(duì)稱(chēng)性來(lái)建立兩個(gè)三維表面之間的密集對(duì)應(yīng)，他們檢測(cè)并配準(zhǔn)兩個(gè)形狀的對(duì)稱(chēng)曲線，然后根據(jù)曲線對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)推斷對(duì)應(yīng)關(guān)系?？傮w來(lái)講，上述提到的方法都依賴于形狀表面測(cè)地距離的測(cè)量，并只能處理近乎完美對(duì)稱(chēng)的形狀，而不能處理粗糙的形狀描述，檢測(cè)并強(qiáng)化弱對(duì)稱(chēng)性的形狀的對(duì)稱(chēng)性。
[0004]在增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性方面，目前的研究工作相對(duì)很少，和本發(fā)明最相關(guān)的實(shí)現(xiàn)方案是在Mitra等人[I]提出的增強(qiáng)形狀外在對(duì)稱(chēng)的方法。他們?cè)僮儞Q空間中檢測(cè)對(duì)稱(chēng)點(diǎn)對(duì)，并用這些點(diǎn)對(duì)引導(dǎo)形狀變形。因?yàn)橥庠趯?duì)稱(chēng)性能用變換空間上的明顯聚類(lèi)和峰值表示，因此對(duì)變換空間進(jìn)行分析能有效地用于檢測(cè)外在對(duì)稱(chēng)性和形狀的外在對(duì)稱(chēng)化。然而，本征對(duì)稱(chēng)是連續(xù)變換的，因此，很難確定明確的目標(biāo)來(lái)準(zhǔn)確地識(shí)別對(duì)稱(chēng)化需要的引導(dǎo)點(diǎn)對(duì)。其要求輸入的形狀是近乎接近本證對(duì)稱(chēng)的。因此，現(xiàn)有的對(duì)稱(chēng)性檢測(cè)方法只能處理近乎完美對(duì)稱(chēng)的形狀，現(xiàn)有的對(duì)稱(chēng)化方法只有外在對(duì)稱(chēng)化，不能保持形狀的原有姿勢(shì)，變形后的形狀比較呆板和無(wú)趣。
[0005]而實(shí)際需要處理的往往是本征對(duì)稱(chēng)性很弱的形狀，那么如何在保持其外在對(duì)稱(chēng)性不變的情況下增強(qiáng)其本征對(duì)稱(chēng)性，則是亟需解決的問(wèn)題。
[0006]參考文獻(xiàn):[I]Niloy J.Mitra, Leonidas J.Guibas, MarkPauly:Symmetrizat1n.ACM Trans.Graph.(TOG)26(3):63(2007)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的只有外在對(duì)稱(chēng)化，不能處理本征對(duì)稱(chēng)性很弱的形狀的缺陷，提供一種增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法和系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明的一方面，構(gòu)造一種增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法，包括以下步驟:
[0009]S1、輸入原始形狀M，及所述原始形狀M的曲線骨架S ；
[0010]S2、建立骨架主干候選Pi (i為自然數(shù))，形成骨架主干候選集(P1, P2，-,Pi,...,Pffl)，并通過(guò)至少一個(gè)全局濾波器對(duì)所述骨架主干候選集進(jìn)行過(guò)濾，篩選出有效的骨架主干候選集(P1, P2,…，Pi,...，Pn，η < m)；
[0011]S3、基于所述有效的骨架主干候選集中的每一個(gè)骨架主干候選，對(duì)所述曲線骨架S及所述原始形狀M進(jìn)行對(duì)稱(chēng)化處理，形成對(duì)稱(chēng)化后的形狀集(M^
…，Mf..., M°)；
[0012]S4、計(jì)算所述對(duì)稱(chēng)化后的形狀集中每一個(gè)所述對(duì)稱(chēng)化形狀的對(duì)稱(chēng)化代價(jià)，并基于所述對(duì)稱(chēng)化代價(jià)輸出與所述原始形狀M最相似的對(duì)稱(chēng)化后的形狀以及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)骨架主干P。
[0013]在本發(fā)明所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法中，所述步驟S2包括以下步驟:
[0014]S21、根據(jù)所述骨架主干候選Pi的路徑光滑度和延長(zhǎng)值，對(duì)所述骨架主干候選集進(jìn)行過(guò)濾；
[0015]S22、根據(jù)所述骨架主干候選？1左側(cè)原始形狀Mi1和右側(cè)原始形狀的平衡度，對(duì)所述骨架主干候選集進(jìn)行過(guò)濾；
[0016]S23、根據(jù)所述骨架主干候選Pi左側(cè)曲線骨架#琍右側(cè)曲線骨架#丨的平衡度，對(duì)所述骨架主干候選集進(jìn)行過(guò)濾。
[0017]在本發(fā)明所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法中，所述步驟S21包括以下步驟:
[0018]S211、計(jì)算所述骨架主干候選？,的路徑光滑度以及所述骨架主干候選Pi到所述原始形狀M輪廓的距離；
[0019]S212、比較所述骨架主干候選集中的所有所述骨架主干候選光滑度的高低，并比較所述骨架主干候選集中的所有所述骨架主干候選所述距離的大??；
[0020]S213、選擇所述骨架主干候選集中80%的路徑光滑且路徑端點(diǎn)靠近所述原始形狀M輪廓的所述骨架主干候選，刪除剩余20%光滑度低且距離大的骨架主干候選。
[0021]在本發(fā)明所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法中，所述步驟S22包括以下步驟:
[0022]S221、計(jì)算所述左側(cè)原始形狀Mi1與所述右側(cè)原始形狀的面積差和周長(zhǎng)差，并計(jì)算所述面積差與所述周長(zhǎng)差之和；
[0023]S222、將所述骨架主干候選集中所有骨架主干候選基于所述和的大小由小到大進(jìn)行排序，刪除排序靠后的50%骨架主干候選。
[0024]在本發(fā)明所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法中，所述步驟S23包括以下步驟:
[0025]S231、計(jì)算左側(cè)曲線骨架的骨架分支Bj和右側(cè)曲線骨架#上的骨架分支Bk的匹配代價(jià):
[0026]c (Bj, Bk) = 11 (Bj) -1 (Bk) I + λ g (rij, nk)
[0027]其中，λ = 2，I (Bj)為左側(cè)曲線骨架^上的骨架分支Bj的長(zhǎng)度，I (Bk)為右側(cè)曲線骨架Sf上的骨架分支Bk的長(zhǎng)度，Il(Bj)-1(Bk) I為兩者的長(zhǎng)度差為骨架分支Bj
在骨架主干候選Pi上的連接點(diǎn)η」與骨架分支Bk在骨架主干候選Pi上的連接點(diǎn)nk的測(cè)地距離；
[0028]S232、采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法確定所述骨架主干候選Pi的骨架分支的最小匹配代價(jià)，建立所述左側(cè)曲線骨架S/的骨架分支與所述右側(cè)曲線骨架的骨架分支的最佳一一對(duì)應(yīng)關(guān)系;
[0029]S233、將所有所述骨架主干候選Pi基于對(duì)應(yīng)的所述骨架分支最佳對(duì)應(yīng)關(guān)系的匹配代價(jià)進(jìn)行排序，并刪除70%匹配代價(jià)高的所述骨架主干候選Pi。
[0030]在本發(fā)明所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法中，所述步驟S3包括以下步驟:
[0031]S31、對(duì)所述曲線骨架S基于所述有效的骨架主干候選集中的骨架主干候選Pi進(jìn)行變形，得到相應(yīng)的變形后的形狀Mf ；
[0032]S32、利用算法對(duì)所述變形后的形狀Mf:進(jìn)行細(xì)節(jié)對(duì)稱(chēng)化處理，生成對(duì)稱(chēng)化后的形^Mf0
[0033]在本發(fā)明所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法中，所述步驟S31包括以下步驟:
[0034]S311、基于所述骨架主干候選Pi，將所述曲線骨架S轉(zhuǎn)換成樹(shù)狀結(jié)構(gòu)；
[0035]S312、采用蒙皮算法對(duì)所述樹(shù)狀結(jié)構(gòu)上的骨骼進(jìn)行縮放，以使所述骨架主干候選
Pi兩側(cè)的對(duì)應(yīng)的骨架變得兼容、匹配，同時(shí)得到變形后的形狀:Mf。
[0036]在本發(fā)明所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法中，所述步驟S32包括以下步驟:
[0037]S321、計(jì)算所述變形后的形狀Mf 4目對(duì)于所述骨架主干候選Pi的反射形狀;
[0038]S322、建立所述變形后的形狀Mf與所述反射形狀Mf的頂點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到控制點(diǎn)信息；
[0039]S323、基于每個(gè)結(jié)點(diǎn)的LBS權(quán)重及所述骨骼之間的選擇變換差異計(jì)算每個(gè)所述控制點(diǎn)的權(quán)重；
[0040]S324、根據(jù)所述頂點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)估計(jì)每段骨骼的縮放值，并計(jì)算縮放后的拉普拉斯坐標(biāo)系；
[0041]S325、利用拉普拉斯變形模型，根據(jù)所述控制點(diǎn)信息、所述控制點(diǎn)權(quán)重、所述拉普拉斯坐標(biāo)系，計(jì)算所述骨架主干候選兩側(cè)形狀的中間形狀，即為對(duì)稱(chēng)化后的形狀:Mf。
[0042]在本發(fā)明所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法中，所述步驟S4包括以下步驟:
[0043]S41、計(jì)算所述對(duì)稱(chēng)化后的形狀:Mf上頂點(diǎn)位置相對(duì)于所述原始形狀M上對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)位置的偏移量；
[0044]S42、計(jì)算所述對(duì)稱(chēng)化后的形狀:Mf上所有頂點(diǎn)的偏移量加權(quán)總和；
[0045]S43、基于每一個(gè)對(duì)稱(chēng)化后的形狀的所述偏移量加權(quán)總和的大小,選出與所述原始形狀M最相似的對(duì)稱(chēng)化后的形狀Μ。，所述最相似的對(duì)稱(chēng)化后的形狀Mtj對(duì)應(yīng)的骨架主干候選為最優(yōu)骨架主干P。
[0046]本發(fā)明的另一方面，提供一種增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的系統(tǒng)，包括:
[0047]輸入模塊，用于輸入原始形狀M及原始形狀的曲線骨架S ；
[0048]骨架主干候選集建立模塊，用于根據(jù)所述曲線骨架S上的任意兩個(gè)關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)之間的任意路徑建立骨架候選Piα為自然數(shù))，并形成骨架主干候選集(P1, p2, Pi,...，Pffl)；
[0049]骨架主干候選集過(guò)濾模塊，用于對(duì)所述骨架主干候選集進(jìn)行過(guò)濾，輸出有效骨架主干候選集(P1, P2，Pi,...，Ρη，η < m)；
[0050]對(duì)稱(chēng)化處理模塊，用于基于所述有效骨架主干候選集中的每一個(gè)有效骨架主干候選對(duì)所述曲線骨架S及所述原始形狀M進(jìn)行對(duì)稱(chēng)化處理，形成對(duì)稱(chēng)化后的形狀集CM?，Mf..., M°)；
[0051]比較模塊，用于將所述對(duì)稱(chēng)化后的形狀集中的對(duì)稱(chēng)化后的形狀Mf與所述原始形狀M進(jìn)行比較；
[0052]輸出模塊,用于輸出與所述原始形狀M最相似的對(duì)稱(chēng)化后的形狀Mo及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)骨架主干P。
[0053]在本發(fā)明所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的系統(tǒng)中，所述對(duì)稱(chēng)化處理模塊包括以下模塊:
[0054]曲線骨架對(duì)稱(chēng)化模塊，用于對(duì)所述曲線骨架S基于所述有效骨架主干候選集中的骨架主干候選Pi進(jìn)行變形，得到相應(yīng)的變形后的形狀Mf;和
[0055]形狀細(xì)節(jié)對(duì)稱(chēng)化模塊，用于將所述變形后的形狀進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，并利用算法生成對(duì)稱(chēng)化后的形狀I(lǐng)。
[0056]實(shí)施本發(fā)明的一種增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法和系統(tǒng)，具有以下有益效果:本發(fā)明通過(guò)曲線骨架來(lái)確立骨架主干候選，再用啟發(fā)式策略快速篩選骨架主干候選，降低了骨架主干的搜索空間；通過(guò)骨架對(duì)稱(chēng)化和細(xì)節(jié)對(duì)稱(chēng)化的操作，可以快速有效地篩選出骨架主干，從而得到所需的對(duì)稱(chēng)化的形狀，最終達(dá)到了對(duì)于本征對(duì)稱(chēng)性較弱的形狀的對(duì)稱(chēng)化。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0057]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0058]圖1是本發(fā)明提供的一種增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法流程圖；
[0059]圖2是本發(fā)明提供的一種增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法的一個(gè)實(shí)施例流程圖；
[0060]圖3是本發(fā)明提供的骨架主干候選集的全局過(guò)濾的一個(gè)實(shí)施例示意圖；
[0061]圖4是本發(fā)明提供的曲線骨架對(duì)稱(chēng)化的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0062]圖5是本發(fā)明提供的形狀細(xì)節(jié)對(duì)稱(chēng)化的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0063]圖6是本發(fā)明提供的基于骨架主干候選對(duì)稱(chēng)化過(guò)程的一個(gè)實(shí)施例示意圖；
[0064]圖7是本發(fā)明提供的一個(gè)對(duì)稱(chēng)化代價(jià)的示意圖；
[0065]圖8是本發(fā)明骨架主干候選集過(guò)濾及對(duì)稱(chēng)化處理的一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)流程圖；
[0066]圖9是本發(fā)明提供的一種增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的系統(tǒng)方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0067]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0068]本發(fā)明的前提是曲線骨架能為形狀對(duì)稱(chēng)性分析和對(duì)稱(chēng)化提供指導(dǎo)。具體原因包括:
[0069](I)曲線骨架能抽象的表示生物形狀，因此任何形狀上的對(duì)稱(chēng)曲線兩旁的曲線骨架分支也是對(duì)稱(chēng)的；
[0070](2)往往不完美構(gòu)建的形狀才需要本征對(duì)稱(chēng)化，如草圖，粗略構(gòu)建或捕獲的三維形狀，輪廓上往往有很多噪點(diǎn)，因此對(duì)輪廓進(jìn)行對(duì)稱(chēng)性分析不如對(duì)高層語(yǔ)義結(jié)構(gòu)分析穩(wěn)定(如曲線骨架等)；
[0071](3)待處理的形狀只有局部弱對(duì)稱(chēng)，因此，有效的分析需要基于全局搜索；而曲線骨架，是形狀的抽象簡(jiǎn)化表示，能降低搜索空間；
[0072](4)本質(zhì)對(duì)稱(chēng)化往往包括形狀的自由變形、甚至拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變，曲線骨架能提供這些變形的約束和指導(dǎo)。
[0073]骨架主干指曲線骨架上的一段路徑，上述路徑能代表輸入形狀的最好主對(duì)稱(chēng)曲線。
[0074]因此，本發(fā)明的思路是將骨架主干的檢測(cè)和形狀的對(duì)稱(chēng)化緊密結(jié)合在一起，包括兩步:首先，計(jì)算出原始形狀的骨架主干候選集，并使用簡(jiǎn)單的啟發(fā)式策略快速刪除大多數(shù)骨架主干候選；其次，對(duì)于剩下的每個(gè)骨架主干候選，分別參考其對(duì)原始形狀做對(duì)稱(chēng)化，并評(píng)估對(duì)稱(chēng)化后的形狀與原始形狀的相似性。骨架主干則為能產(chǎn)生最相似的對(duì)稱(chēng)形狀的骨架主干候選。
[0075]圖1是本發(fā)明增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法的流程圖。具體為，
[0076]執(zhí)行步驟SI，輸入原始形狀，記為M，輸入原始形狀的曲線骨架，記為S，其中，原始形狀M和曲線骨架S可以是事先定義好的，或者事先提取的；
[0077]執(zhí)行步驟S2，建立骨架主干候選Pi (i為自然數(shù))，形成骨架主干候選集(P1，P2，…，Pi,...，Pm)，并通過(guò)至少一個(gè)全局濾波器對(duì)所述骨架主干候選集進(jìn)行過(guò)濾，篩選出有效的骨架主干候選集(P1, P2,…，Pi,...，Ρη，η < m)。
[0078]作為預(yù)處理，建立一堆骨架主干候選，曲線骨架S上任意兩個(gè)關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)之間的任意路徑都是一個(gè)骨架主干候選，因此所組成的骨架主干候選集很大，記為骨架主干候選集(P1, P2,…，Pi,...，Pffl);然后通過(guò)至少一個(gè)全局過(guò)濾器對(duì)骨架主干候選集進(jìn)行篩選，篩選出有效的骨架主干候選，形成有效的骨架主干候選集(P1, P2, Pi,...，Pn，η < m)；
[0079]執(zhí)行步驟S3，基于所述有效的骨架主干候選集中的每一個(gè)骨架主干候選，對(duì)所述曲線骨架S及所述原始形狀M進(jìn)行對(duì)稱(chēng)化處理，形成對(duì)稱(chēng)化后的形狀集(M?，M^,…，Mf.，M°)；
[0080]執(zhí)行步驟S4，計(jì)算所述對(duì)稱(chēng)化后的形狀集中每一個(gè)所述對(duì)稱(chēng)化形狀的對(duì)稱(chēng)化代價(jià)，并基于所述對(duì)稱(chēng)化代價(jià)輸出與所述原始形狀M最相似的對(duì)稱(chēng)化后的形狀I(lǐng)，以及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)骨架主干P。
[0081]圖2是本發(fā)明增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。下面將結(jié)合圖3-圖7的示意圖及圖8的全局過(guò)濾及對(duì)稱(chēng)化處理的具體實(shí)施例流程圖，對(duì)本實(shí)施例中圖2的流程圖進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0082]如圖2所示，步驟SI中，將輸入的原始形狀，記作M，曲線骨架，記作S，該原始形狀M為增強(qiáng)本征對(duì)稱(chēng)性的對(duì)象。給定的原始形狀M和對(duì)應(yīng)的曲線骨架S可以是事先定義好的，或事先提取的。
[0083]步驟S2中，預(yù)先連接曲線骨架上任意兩個(gè)關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)之間的任意路徑，構(gòu)建骨架主干候選，記作Pi α為自然數(shù))，形成骨架主干候選集，然后再利用至少全局濾波器對(duì)骨架主干候選進(jìn)行過(guò)濾。
[0084]步驟S21-S22中，對(duì)骨架主干候選集進(jìn)行過(guò)濾的過(guò)程。每個(gè)骨架主干候選Pi將原始形狀M切為兩部分:左側(cè)原始形狀Mi1和右側(cè)原始形狀MiY也可能是上側(cè)原始形狀與下側(cè)原始形狀，本發(fā)明中以左右兩側(cè)的情形來(lái)描述，對(duì)于其他情形不再贅述)，并將曲線骨架
S分為左側(cè)曲線骨架:Si和右側(cè)曲線骨架兩個(gè)部分；將左側(cè)曲線骨架Sf上的骨架分支記為Bj，將所述右側(cè)曲線骨架S:上的骨架分支記為Bk，骨架分支Bj在所述骨架主干候選Pi上的連接點(diǎn)記為Iij，骨架分支Bk在所述骨架主干候選Pi上的連接點(diǎn)記為nk。此處需要注意的是，在輸入的原始形狀M為三維形狀時(shí)，需要先將三維形狀及其骨架曲線投影到二維平面。
[0085]優(yōu)選的，可以利用MDS (Multidimens1nal scaling,多維尺度分析)投影將三維形狀及其骨架曲線投影到二維平面，MDS投影能保持投影前后，形狀上的所有頂點(diǎn)和骨架結(jié)點(diǎn)之間的測(cè)地距離變化盡量小。根據(jù)二維投影的左右形狀來(lái)決定該三維形狀的左右兩側(cè)。
[0086]直觀的說(shuō)，骨架主干是形狀的全局的反射對(duì)稱(chēng)軸。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，即使原始形狀的反射對(duì)稱(chēng)性不明顯時(shí)，骨架主干左側(cè)和右側(cè)部分也應(yīng)大致平衡?；谶@一點(diǎn)，對(duì)于每個(gè)骨架主干候選Pi根據(jù)其兩個(gè)的形狀和結(jié)構(gòu)平衡度，評(píng)估它的好壞。
[0087]步驟S21-S23中，如圖3中的3a，輸入原始形狀M及其骨架曲線S，通過(guò)所設(shè)計(jì)的三個(gè)過(guò)濾器，分別來(lái)執(zhí)行步驟S31骨架主干候選Pi的路徑光滑度和延長(zhǎng)值過(guò)濾、步驟S22骨架主干候選Pi左側(cè)原始形狀Mi1和右側(cè)原始形狀的平衡度過(guò)濾以及步驟S23骨架主干候選Pi左側(cè)曲線骨架和右側(cè)曲線骨架S?的平衡度過(guò)濾，篩選骨架主干候選集，得到有效骨架主干候選集。
[0088]步驟S21根據(jù)骨架主干候選Pi的路徑光滑度和延長(zhǎng)值，對(duì)骨架主干候選集進(jìn)行過(guò)濾的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖8所示:
[0089]步驟S211，計(jì)算骨架主干候選Pi的光滑度以及所述骨架主干候選Pi到所述原始形狀M輪廓的距離。如圖3中的3b，黑色粗線為光滑的且延長(zhǎng)度小的骨架主干候選，骨架主干候選Pi的光滑度由Pi上所有相鄰骨架之間的夾角和決定，夾角和越大，則越不光滑；骨架主干候選Pi與原始形狀M的輪廓之間的距離由延長(zhǎng)骨架主干候選Pi去切開(kāi)原始形狀M的延長(zhǎng)長(zhǎng)度決定，延長(zhǎng)的長(zhǎng)度越大，則距尚越大。
[0090]步驟S212，比較所述骨架主干候選集中的所述骨架主干候選Pi的光滑度的高低，并比較所述骨架主干候選集中的所述骨架主干候選Pi的距離的大??；
[0091]步驟S213，選擇所述骨架主干候選集中80%的路徑光滑且路徑端點(diǎn)靠近所述原始形狀M輪廓的所述骨架主干候選Pi,刪除剩余20%光滑度低且距離大的骨架主干候選。
[0092]在步驟S22根據(jù)骨架主干候選Pi左側(cè)原始形狀Mi1與右側(cè)原始形狀的平衡度，對(duì)骨架主干候選集進(jìn)行過(guò)濾的過(guò)程中，使用面積和周長(zhǎng)來(lái)粗略衡量左側(cè)原始形狀Mi1與右側(cè)原始形狀的相似性，兩側(cè)形狀的平衡度由兩側(cè)形狀的面積差和周長(zhǎng)差(對(duì)三維模型，考慮體積比)決定。如圖3中的3c，給出了兩側(cè)形狀平衡度高的幾個(gè)骨架主干候選，其中3c黑色粗線條為骨架主干候選。
[0093]其中，步驟S22具體包括:
[0094]步驟S221，計(jì)算骨架主干候選Pi左側(cè)原始形狀Mi1與右側(cè)原始形狀的面積差和周長(zhǎng)差，并計(jì)算面積差與所述周長(zhǎng)差之和；
[0095]步驟S222，將骨架主干候選集中所有骨架主干候選基于所述和的大小由小到大進(jìn)行排序，刪除排序靠后的50%骨架主干候選。
[0096]在步驟S23，根據(jù)骨架主干候選Pi左側(cè)曲線骨架^^和右側(cè)曲線骨架Sf的平衡度，
對(duì)骨架主干候選集進(jìn)行過(guò)濾的過(guò)程中，對(duì)于兩個(gè)骨架分支h和Bk，(Bj e Bk E Sf )，
考慮兩個(gè)骨架分支的長(zhǎng)度差和連接點(diǎn)(I^nk)在骨架主干候選Pi上的測(cè)地距離，衡量這兩個(gè)骨架分支的匹配代價(jià)，所計(jì)算出來(lái)的骨架分支h和Bk對(duì)應(yīng)的匹配代價(jià)能衡量骨架主干候選兩側(cè)骨架結(jié)構(gòu)的相似性。對(duì)于骨架主干候選Pi,其骨架分支對(duì)應(yīng)關(guān)系的匹配代價(jià)表示骨架主干候選Pi兩側(cè)骨架分支的相似性，骨架主干候選Pi的骨架分支的最佳對(duì)應(yīng)關(guān)系表示骨架主干候選Pi兩側(cè)骨架分支結(jié)構(gòu)最相似的一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，通過(guò)計(jì)算最小化匹配代價(jià)，建立骨架主干候選Pi左右兩側(cè)骨架分支的最佳一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。根據(jù)骨架分支的連接結(jié)點(diǎn)在骨架主干候選Pi上的位置確定不同骨架分支之間的排序，因此，對(duì)于每個(gè)骨架主干候選Pi利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法來(lái)求解最佳對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0097]具體過(guò)程為:
[0098]步驟S231，計(jì)算左側(cè)曲線骨架:的骨架分支Bj和右側(cè)曲線骨架Sf上的骨架分支Bk的匹配代價(jià):
[0099]c (B」,Bk) = 11 (Bj) -1 (Bk) | + λ g (n」，nk)
[0100]其中，λ = 2，I(Bj)為左側(cè)曲線骨架K上的骨架分支Bj的長(zhǎng)度，I(Bk)為右側(cè)曲線骨架Sf上的骨架分支Bk的長(zhǎng)度，Il(Bp-KBk)I為兩者的長(zhǎng)度差；g(nynk)為骨架分支
Bj在骨架主干候選Pi上的連接點(diǎn)η」與骨架分支Bk在骨架主干候選Pi上的連接點(diǎn)nk的測(cè)地距離；
[0101]若有一側(cè)的骨架分支在另一側(cè)沒(méi)有對(duì)應(yīng)的骨架分支，則其代價(jià)為:
[0102]c (Bj' , null) = I (Bj,)
[0103]步驟S232，采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法確定最小匹配代價(jià)，建立左側(cè)曲線骨架和所述右側(cè)曲線骨架骨架分支的最佳一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；
[0104]步驟S233，將所有骨架主干候選基于對(duì)應(yīng)的骨架分支最佳對(duì)應(yīng)關(guān)系的匹配代價(jià)進(jìn)行排序，并刪除70%匹配代價(jià)高的所述骨架主干候選。
[0105]由圖3中3d可以看出，根據(jù)四個(gè)不同的骨架主干候選建立的骨架分支的對(duì)應(yīng)關(guān)系，均為兩側(cè)骨架分支結(jié)構(gòu)相似度較高的路徑。其中3d中左下角的曲線骨架結(jié)構(gòu)中，連續(xù)的細(xì)黑曲線所表示的骨架分支沒(méi)有對(duì)應(yīng)的骨架分支與之匹配。圖3所示的3e中的粗實(shí)線和粗虛線為經(jīng)過(guò)全局過(guò)濾后剩下的兩個(gè)骨架主干候選，也就是有效骨架主干候選Pi。
[0106]完成對(duì)原始形狀M的骨架主干候選過(guò)濾之后，得到有效骨架主干候選Pi,此時(shí)需要對(duì)原始形狀進(jìn)行對(duì)稱(chēng)化處理，執(zhí)行步驟S31及S32。根據(jù)對(duì)稱(chēng)化處理，將從有效骨架主干候選？1中挑選最優(yōu)的骨架主干候選作為骨架主干。對(duì)于每一個(gè)骨架主干候選，計(jì)算原始形狀M關(guān)于該骨架主干候選對(duì)稱(chēng)化后的形狀，對(duì)稱(chēng)化后的形狀與原始形狀越相似，則該有效骨架候選越好。此處的對(duì)稱(chēng)化處理采用將有效骨架主干候選兩側(cè)的形狀變換到兩側(cè)形狀的中間形狀，來(lái)衡量對(duì)稱(chēng)化的代價(jià)。這是評(píng)估潛在的對(duì)稱(chēng)性的適當(dāng)手段。當(dāng)?shù)玫焦羌苤鞲珊?，可以選擇多種不同的對(duì)稱(chēng)化方式，如兩側(cè)形狀的總體平均，或從一個(gè)側(cè)面復(fù)制到另一個(gè)側(cè)面(總體復(fù)制，或復(fù)制某些分支)?；诠羌苤鞲?，只需稍微變形算法，即可以輕松實(shí)現(xiàn)這些功倉(cāng)泛。
[0107]因此，本實(shí)施例以如何將原始形狀M變形到平均形狀來(lái)描述，對(duì)于其他情形不再贅述。
[0108]步驟S31中，對(duì)所述曲線骨架S基于所述有效的骨架主干候選集中的骨架主干候選Pi進(jìn)行變形，得到相應(yīng)的變形后的形狀Mf具體為:執(zhí)行步驟S311，首先進(jìn)行預(yù)處理，基于有效骨架主干候選Pi,將曲線骨架S轉(zhuǎn)換成樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。
[0109]作為優(yōu)選，選擇RDP算法(Ramer-Douglas-Peucker)將曲線骨架S轉(zhuǎn)換成由骨骼組成的線段骨架。隨后，以該候選上最居中(即中心度最高)的結(jié)點(diǎn)為根結(jié)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)到線段骨架上所有其他結(jié)點(diǎn)的測(cè)地距離之和越小，則它的中心度越高。結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)之間的線段骨架稱(chēng)為骨骼，之后計(jì)算每段骨骼h對(duì)原始形狀M上的每個(gè)頂點(diǎn)Vi的影響的權(quán)重/；根據(jù)步驟S23中所計(jì)算的骨架分支的最佳對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)計(jì)算骨架結(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0110]作為優(yōu)選，采用深度優(yōu)先的方式搜索對(duì)應(yīng)的特征結(jié)點(diǎn)。對(duì)于每一段匹配的分支，從它們?cè)诠羌苤鞲珊蜻x上的連接點(diǎn)出發(fā)向外走直到遇到兩個(gè)特征結(jié)點(diǎn)，則認(rèn)為這兩個(gè)特征結(jié)點(diǎn)匹配。隨后，根據(jù)已經(jīng)匹配的關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)均勻插值來(lái)建立其他結(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。另外，移除沒(méi)有對(duì)應(yīng)的骨架分支。如圖4中的4b顯示了對(duì)應(yīng)4a的曲線骨架S的一個(gè)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的骨架。并且對(duì)于每個(gè)沒(méi)有匹配上的非特征結(jié)點(diǎn)，在對(duì)應(yīng)的另一側(cè)骨架結(jié)構(gòu)上加上一個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)，如圖4所示的4c中相比4b的骨架結(jié)構(gòu)新增的結(jié)點(diǎn)。
[0111]步驟S312，采用蒙皮算法對(duì)所述樹(shù)狀結(jié)構(gòu)上的骨骼進(jìn)行縮放，以使所述骨架主干候選Pi兩側(cè)的對(duì)應(yīng)的骨架變得兼容、匹配，同時(shí)得到變形后的形狀
[0112]由于曲線骨架的性質(zhì)，在骨架主干候選附近的區(qū)域相對(duì)該候選是近似對(duì)稱(chēng)的。因此，保持這部分區(qū)域不變，其他區(qū)域則利用改進(jìn)版的蒙皮算法對(duì)骨骼縮放來(lái)進(jìn)行該區(qū)域形狀的拉伸。改進(jìn)版的蒙皮算法是jacobson等人在2011年提出的，該算法容許縮放骨架來(lái)拉伸形狀。
[0113]根據(jù)影響權(quán)重來(lái)確定骨架主干候選的局部形狀不變的區(qū)域。對(duì)于每個(gè)頂點(diǎn)，若它受到候選值的影響等于骨架主干候選上的線段骨架對(duì)該點(diǎn)的影響的權(quán)重之和，則該骨架主干候選的影響區(qū)域?yàn)轫旤c(diǎn)影響值小于wB = 0.2組成。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的骨架也保持不變(即不能縮放)。如果兩個(gè)對(duì)應(yīng)分支在骨架主干候選上的結(jié)點(diǎn)不在同一位置，則將這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)移動(dòng)到兩點(diǎn)的中心，即兩點(diǎn)組成的骨骼作為一個(gè)結(jié)點(diǎn)。由圖4中的4c可以看出，經(jīng)過(guò)處理后，左右兩側(cè)的骨架結(jié)構(gòu)完全兼容，每個(gè)骨架結(jié)點(diǎn)均有配對(duì)的結(jié)點(diǎn)。根據(jù)縮放骨架進(jìn)行拉伸變形后的形狀后的形狀記作Ms。
[0114]步驟S32中，利用算法對(duì)所述變形后的形狀.Mf:進(jìn)行細(xì)節(jié)對(duì)稱(chēng)化處理，生成對(duì)稱(chēng)化后的形狀Mf α為自然數(shù))，包括如下步驟:
[0115]步驟S321，計(jì)算所述變形后的形狀Mf沖目對(duì)于所述骨架主干候選Pi的反射形狀 。
[0116]首先計(jì)算骨架主干候選Pi上的骨骼bji為自然數(shù))變換到另一側(cè)和它對(duì)應(yīng)的骨架的反射矩陣Ti。基于LBS(線性蒙皮算法,Linear Blend Skinning)模型,將這些變換施加到變形后的形狀:Mf，得到反射變換后的形狀Mf。圖5中的5b顯示了一個(gè)對(duì)5a的進(jìn)行對(duì)稱(chēng)變換后的形狀。但是，該形狀在關(guān)節(jié)處有一些明顯的變形(如圖5b中方框部分內(nèi)的形狀)，這些地方的變形由多段骨架共同決定。
[0117]步驟S322，建立所述變形后的形狀:Mf與所述反射形狀丨的頂點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到控制點(diǎn)信息。因?yàn)檫@兩個(gè)形狀有同樣的姿勢(shì)，所以采用最鄰近匹配策略。對(duì)于1:的每一個(gè)頂點(diǎn)找到其在Mf上的最鄰近點(diǎn)λ4，得到一個(gè)初始對(duì)應(yīng)關(guān)系；對(duì)于每一個(gè)\4，
迭代的更新其對(duì)應(yīng)點(diǎn)。通過(guò)在的K領(lǐng)域附近搜索與V丨法向和到骨架垂足距離差的最小點(diǎn)。使用標(biāo)準(zhǔn)的譜匹配算法來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化對(duì)應(yīng)關(guān)系。如圖5和圖6所示，顯示了該算法計(jì)算的頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系。根據(jù)計(jì)算的頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以計(jì)算對(duì)稱(chēng)化時(shí)控制點(diǎn)的位置，該位置為每個(gè)對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)的平均值，即卩1 = (V丨+ vj^)/2o
[0118]步驟S323,基于每個(gè)結(jié)點(diǎn)的LBS(線性蒙皮算法,Linear Blend Skinning)權(quán)重及骨骼之間的選擇變換差異計(jì)算每個(gè)控制點(diǎn)的權(quán)重；
[0119]由于關(guān)節(jié)處的變形，如圖5中5b的圖像，所以在關(guān)結(jié)點(diǎn)附近的頂點(diǎn)由于受到多個(gè)骨骼的影響而不大可信，而只受到一個(gè)骨骼影響的剛性變形的結(jié)點(diǎn)更為可靠?；诿總€(gè)結(jié)點(diǎn)的LBS權(quán)重以及骨骼之間的選擇變換差異，計(jì)算每個(gè)控制點(diǎn)的權(quán)重W。，i。
[0120]兩個(gè)骨骼h和骨骼bk(此處將關(guān)結(jié)點(diǎn)附近的骨骼記為骨骼h和骨骼bk)的選擇變換差異為:
[0121]8fk = IlRj-RkIIp
[0122]其中，Rj為骨骼h變換矩陣對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)分量，Rk骨骼bk變換矩陣對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)分量，F(xiàn)為范式。
[0123]因此，每一個(gè)頂點(diǎn)Vfl I的剛性扭曲度Di為:
[0124]Dl = XX (5J^min(1J-1O)
j k
[0125]其中，是骨骼bj對(duì)頂點(diǎn)I的影響權(quán)重。
[0126]在本實(shí)施例中，使用算法來(lái)計(jì)算每個(gè)控制點(diǎn)的權(quán)重W。，i:
[0127]Wc i = 1000.K (DV(3*D)
[0128]其中K (.)是高斯函數(shù)其寬度D為所有頂點(diǎn)的扭曲度Di的平均值。
[0129]步驟S324，根據(jù)所計(jì)算的所述頂點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)估計(jì)每段骨骼的縮放值，并計(jì)算縮放后的拉普拉斯坐標(biāo)系。
[0130]拉普拉斯坐標(biāo)系不具有縮放不變形，因此根據(jù)上述計(jì)算的頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)估計(jì)每段骨骼的縮放值。對(duì)于骨骼bp計(jì)算其沿著與該骨架垂直方向的縮放算子Sp因此，該骨架bj對(duì)應(yīng)的縮放矩陣為:
【權(quán)利要求】
1.一種增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、輸入原始形狀M，及所述原始形狀M的曲線骨架S； 52、建立骨架主干候選Pi(i為自然數(shù))，形成骨架主干候選集⑴^匕，...，？^...，？。，并通過(guò)至少一個(gè)全局濾波器對(duì)所述骨架主干候選集進(jìn)行過(guò)濾，篩選出有效的骨架主干候選集(P1, P2,..., Pi,..., Pn, η < m)； 53、基于所述有效的骨架主干候選集中的每一個(gè)骨架主干候選，對(duì)所述曲線骨架S及所述原始形狀M進(jìn)行對(duì)稱(chēng)化處理，形成對(duì)稱(chēng)化后的形狀集(Μ?，Mg，Mf..., M°); 54、計(jì)算所述對(duì)稱(chēng)化后的形狀集中每一個(gè)所述對(duì)稱(chēng)化形狀的對(duì)稱(chēng)化代價(jià)，并基于所述對(duì)稱(chēng)化代價(jià)輸出與所述原始形狀M最相似的對(duì)稱(chēng)化后的形狀M0,以及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)骨架主干P。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法，其特征在于，所述步驟S2包括以下步驟: 521、根據(jù)所述骨架主干候選Pi的路徑光滑度和延長(zhǎng)值，對(duì)所述骨架主干候選集進(jìn)行過(guò)濾； 522、根據(jù)所述骨架主干候選Pi左側(cè)原始形狀Mi1和右側(cè)原始形狀的平衡度，對(duì)所述骨架主干候選集進(jìn)行過(guò)濾； 523、根據(jù)所述骨架主干候選Pi左側(cè)曲線骨架Sf和右側(cè)曲線骨架的平衡度，對(duì)所述骨架主干候選集進(jìn)行過(guò)濾。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法，其特征在于，所述步驟S21包括以下步驟: 5211、計(jì)算所述骨架主干候選？,的路徑光滑度以及所述骨架主干候選Pi到所述原始形狀M輪廓的距離； 5212、比較所述骨架主干候選集中的所有所述骨架主干候選光滑度的高低，并比較所述骨架主干候選集中的所有所述骨架主干候選所述距離的大??； 5213、選擇所述骨架主干候選集中80%的路徑光滑且路徑端點(diǎn)靠近所述原始形狀M輪廓的所述骨架主干候選，刪除剩余20%光滑度低且距離大的骨架主干候選。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法，其特征在于，所述步驟S22包括以下步驟: 5221、計(jì)算所述左側(cè)原始形狀Mi1與所述右側(cè)原始形狀的面積差和周長(zhǎng)差，并計(jì)算所述面積差與所述周長(zhǎng)差之和； 5222、將所述骨架主干候選集中所有骨架主干候選基于所述和的大小由小到大進(jìn)行排序，刪除排序靠后的50%骨架主干候選。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法，其特征在于，所述步驟S23包括以下步驟: S231、計(jì)算左側(cè)曲線骨架:的骨架分支Bj和右側(cè)曲線骨架上的骨架分支Bk的匹配代價(jià):
c (Bj, Bk) = 11 (Bj) -1 (Bk) I + λ g (rij, nk)其中，λ = 2, I(Bj)為左側(cè)曲線骨架V I:的骨架分支Bj的長(zhǎng)度，I(Bk)為右側(cè)曲線骨架於J:的骨架分支Bk的長(zhǎng)度，11 (Bj)-1 (Bk) I為兩者的長(zhǎng)度差；g(nj，nk)為骨架分支Bj在骨架主干候選Pi上的連接點(diǎn)η」與骨架分支Bk在骨架主干候選Pi上的連接點(diǎn)nk的測(cè)地距離；5232、采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法確定所述骨架主干候選Pi的骨架分支的最小匹配代價(jià)，建立所述左側(cè)曲線骨架.^的骨架分支與所述右側(cè)曲線骨架的骨架分支的最佳一一對(duì)應(yīng)關(guān)系； 5233、將所有所述骨架主干候選Pi基于對(duì)應(yīng)的所述骨架分支最佳對(duì)應(yīng)關(guān)系的匹配代價(jià)進(jìn)行排序，并刪除70%匹配代價(jià)高的所述骨架主干候選Pi。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法，其特征在于，所述步驟S3包括以下步驟: 531、對(duì)所述曲線骨架S基于所述有效的骨架主干候選集中的骨架主干候選Pi進(jìn)行變形，得到相應(yīng)的變形后的形狀Mf ；532、利用算法對(duì)所述變形后的形狀:Mf:進(jìn)行細(xì)節(jié)對(duì)稱(chēng)化處理，生成對(duì)稱(chēng)化后的形狀Mfo
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法，其特征在于，所述步驟S31包括以下步驟: 5311、基于所述骨架主干候選Pi,將所述曲線骨架S轉(zhuǎn)換成樹(shù)狀結(jié)構(gòu)； 5312、采用蒙皮算法對(duì)所述樹(shù)狀結(jié)構(gòu)上的骨骼進(jìn)行縮放，以使所述骨架主干候選Pi兩側(cè)的對(duì)應(yīng)的骨架變得兼容、匹配，同時(shí)得到變形后的形狀:Mf。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法，其特征在于，所述步驟S32包括以下步驟: 5321、計(jì)算所述變形后的形狀Mf'相對(duì)于所述骨架主干候選Pi的反射形狀Mf;5322、建立所述變形后的形狀.Mf與所述反射形狀的頂點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到控制點(diǎn)信息； 5323、基于每個(gè)結(jié)點(diǎn)的LBS權(quán)重及所述骨骼之間的選擇變換差異計(jì)算每個(gè)所述控制點(diǎn)的權(quán)重； 5324、根據(jù)所述頂點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)估計(jì)每段骨骼的縮放值，并計(jì)算縮放后的拉普拉斯坐標(biāo)系； 5325、利用拉普拉斯變形模型，根據(jù)所述控制點(diǎn)信息、所述控制點(diǎn)權(quán)重、所述拉普拉斯坐標(biāo)系，計(jì)算所述骨架主干候選兩側(cè)形狀的中間形狀，即為對(duì)稱(chēng)化后的形狀1^°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的方法，其特征在于，所述步驟S4包括以下步驟: S41、計(jì)算所述對(duì)稱(chēng)化后的形狀:Mf上頂點(diǎn)位置相對(duì)于所述原始形狀M上對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)位置的偏移量； 542、計(jì)算所述對(duì)稱(chēng)化后的形狀Mi13上所有頂點(diǎn)的偏移量加權(quán)總和； 543、基于每一個(gè)對(duì)稱(chēng)化后的形狀的所述偏移量加權(quán)總和的大小，選出與所述原始形狀M最相似的對(duì)稱(chēng)化后的形狀M0,所述最相似的對(duì)稱(chēng)化后的形狀Mo對(duì)應(yīng)的骨架主干候選為最優(yōu)骨架主干P。
10.一種增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 輸入模塊，用于輸入原始形狀M及原始形狀的曲線骨架S ; 骨架主干候選集建立模塊，用于根據(jù)所述曲線骨架S上的任意兩個(gè)關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)之間的任意路徑建立骨架候選Piα為自然數(shù))，并形成骨架主干候選集(P1, P2, Pi,...，Pj ； 骨架主干候選集過(guò)濾模塊，用于對(duì)所述骨架主干候選集進(jìn)行過(guò)濾，輸出有效骨架主干候選集(P1, P2，Pi,...，Ρη，η < m)； 對(duì)稱(chēng)化處理模塊，用于基于所述有效骨架主干候選集中的每一個(gè)有效骨架主干候選對(duì)所述曲線骨架S及所述原始形狀M進(jìn)行對(duì)稱(chēng)化處理，形成對(duì)稱(chēng)化后的形狀集(M10, M^, Mf..., )； 比較模塊，用于將所述對(duì)稱(chēng)化后的形狀集中的對(duì)稱(chēng)化后的形狀Mf與所述原始形狀M進(jìn)行比較； 輸出模塊，用于輸出與所述原始形狀M最相似的對(duì)稱(chēng)化后的形狀Mtj及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)骨架主干P。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的增強(qiáng)形狀對(duì)稱(chēng)性的系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)稱(chēng)化處理模塊包括以下模塊: 曲線骨架對(duì)稱(chēng)化模塊，用于對(duì)所述曲線骨架S基于所述有效骨架主干候選集中的骨架主干候選Pi進(jìn)行變形，得到相應(yīng)的變形后的形狀Mf ；和 形狀細(xì)節(jié)對(duì)稱(chēng)化模塊，用于將所述變形后的形狀進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，并利用算法生成對(duì)稱(chēng)化后的形狀I(lǐng)。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK104182937SQ201410405762
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】鄭倩, 郝竹明, 黃惠, 丹尼爾·科恩, 張皓 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院