基于分層策略的三維非剛性模型配準算法

　　在三維非剛性模型分析中，通常需要對不同姿態(tài)下的模型進行配準。針對傳統(tǒng)配準算法存在復(fù)雜度高、計算量大、精確度低等問題，提出一種新的基于分層策略的三維非剛性模型配準算法。首先，定義熱核簽名函數(shù)為模型的標量域，使用同源聚類算法提取模型的特征點和特征區(qū)域，進而提出三維幾何模型的樹形表示方法：它的根節(jié)點為三維幾何模型，內(nèi)部節(jié)點為模型的特征區(qū)域，葉節(jié)點為包含在相應(yīng)區(qū)域的特征點。然后，根據(jù)三維幾何模型的樹形表示提出模型的分層配準算法。在SHREC 2010模型配準數(shù)據(jù)集上對比分析了分層配準算法、推廣的多維尺度變換算法（ GMDS）和博弈論方法在等距變換、孔洞、小孔洞、尺度變換、局部尺度變換、重采樣、噪聲、散粒噪聲以及拓撲變換等情況下的性能。實驗結(jié)果表明，在以上三維幾何模型數(shù)據(jù)受干擾的情況下，分層配準算法的準確性明顯優(yōu)于GMDS方法和博弈論方法，同時具有較低的計算復(fù)雜度。

　　近年來，隨著三維成像技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了大量的3D圖形數(shù)據(jù)。三維傳感器采集的數(shù)據(jù)是物體的三維幾何形狀信息，能夠使智能設(shè)備更好地感知和理解現(xiàn)實場景，在人機交互、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實以及機器人等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

　　計算三維幾何模型配準，就是擬合模型之間的映射關(guān)系，尤其是滿足結(jié)構(gòu)約束的兩個模型之間的匹配，是計算機視覺和計算機圖形學的基本任務(wù)，在三維重建、三維目標識別和三維模型檢索等任務(wù)中得到了廣泛的應(yīng)用。一個常見的映射關(guān)系是等距映射，在該映射下，兩點之間的測地線距離保持不變。現(xiàn)實世界中存在著大量的非剛性變換（即近似的等距變換），例如人體關(guān)節(jié)的運動等，因此，計算三維非剛性模型的配準具有非常重要的實際意義。
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