根據(jù)曲率對三維模型進(jìn)行幀聚類的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于三維動畫模型壓縮的多媒體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種根據(jù)曲率對三維 模型進(jìn)行幀聚類的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著三維數(shù)據(jù)獲取手段的不斷豐富，計算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)理論及技術(shù)的日臻成熟和 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，三維模型作為繼文本、音頻、圖像（圖形）和視頻之后的第五種多媒 體數(shù)據(jù)類型在工業(yè)制造、產(chǎn)品展示、建筑設(shè)計、機(jī)器人技術(shù)、醫(yī)學(xué)、電子商務(wù)、教育培訓(xùn)、軍事 模擬仿真以及影視娛樂等諸多領(lǐng)域里扮演著日益重要的角色并發(fā)揮其獨(dú)有的優(yōu)勢。
[0003] 但日益精細(xì)完美的三維模型被廣泛應(yīng)用的同時，其數(shù)據(jù)量和復(fù)雜度的激增給PC 機(jī)圖形顯示卡、手持移動計算終端的圖形處理能力及網(wǎng)絡(luò)帶寬帶來了極大的挑戰(zhàn)，這無疑 嚴(yán)重阻礙了該類型媒體的使用和傳播。要解決這一問題，僅僅依靠提高處理器的處理速度 和能力、增加存儲器容量和網(wǎng)絡(luò)帶寬等硬件方面的措施是不現(xiàn)實(shí)的，必須還要采取一些相 應(yīng)的算法來減少三維模型數(shù)據(jù)，三維幾何數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)便是其中一種行之有效的方法。
[0004] 對于客戶端而言，所需的三維模型存儲數(shù)據(jù)越少、重構(gòu)誤差越小越好。當(dāng)然前人也 研宄了一些方法，對于聚類來說，有效且最常用的是K-means聚類算法。但該算法存在這其 固有的缺點(diǎn)，首先算法中k是事先給定的，該k值的選定是很難估計的，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況 下，并不知道給定的數(shù)據(jù)集應(yīng)該分成多少個類別才合適；其次該算法對初始值的選取依賴 性極大，而且算法常陷入局部極小解，不同的初始值結(jié)果往往不同；最后該算法需要不斷地 進(jìn)行樣本分類調(diào)整，不斷地計算調(diào)整后的新聚類中心，因此當(dāng)數(shù)據(jù)量非常大時，該算法的時 間開銷也很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有聚類技術(shù)在三維場景應(yīng)用方面的不足，提供了一種根據(jù)曲率對三 維模型進(jìn)行幀聚類的方法。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：
[0007] 首先求出所有幀的中心點(diǎn)；
[0008] 假設(shè)幀數(shù)為F(F>0)，每一幀所含有的頂點(diǎn)數(shù)為Ν(Ν>0)。設(shè)V/為第f幀模型中任 意一個頂點(diǎn)，< Vv/\_v/)為第f幀模型的中心點(diǎn)，其中的值分別如下：
【主權(quán)項】
1.根據(jù)曲率對三維模型進(jìn)行幀聚類的方法，其特征在于該方法包括如下步驟： 步驟一：求出所有幀的中心點(diǎn)，具體是： 假設(shè)幀數(shù)為F，每一幀所含有的頂點(diǎn)數(shù)為N，其中F>0, N>0 ; 設(shè)v/為第f幀模型中第i個頂點(diǎn)，為第f幀模型的中心點(diǎn)，其中 的值分別如下：
將其保存于矩陣A中，矩陣A的維數(shù)是3*F ; 步驟二：分別求出這些中心點(diǎn)在X，y，z方向上的一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)存入相應(yīng)的矩陣， 具體是： 計算第f幀的導(dǎo)數(shù)利用第f-Ι和f+Ι幀的坐標(biāo)來計算，這樣第一幀和最后一幀省略不 計：
將它們分別存入如下矩陣中， Dl = [x ；y ；z] D2 = [xx ；yy ；zz] 步驟三：求各幀中心點(diǎn)的曲率，具體是： 設(shè)空間曲線Γ由一般參數(shù)方程F = 給定，廣(?)#〇,則r在點(diǎn)的曲率為：
步驟四：對所有曲率進(jìn)行從大到小排序，再選取合適的前k個曲率； 步驟五：把選出來的k個曲率對應(yīng)的幀當(dāng)作聚類簇的節(jié)點(diǎn)，將所有的幀分為k+Ι簇，這 樣便最終完成了幀聚類。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種根據(jù)曲率對三維模型進(jìn)行幀聚類的方法。本發(fā)明首先求出所有幀的中心點(diǎn)。其次分別求出這些中心點(diǎn)在x，y，z方向上的一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)存入相應(yīng)的矩陣。然后求各幀中心點(diǎn)的曲率，對所有曲率進(jìn)行從大到小排序，再選取合適的前k個曲率。最后把選出來的k個曲率對應(yīng)的幀索引當(dāng)作聚類簇的節(jié)點(diǎn)，將所有的幀分為k+1簇。本發(fā)明利用曲率的物理意義、三維空間中曲率的求解方法及中心差分法求某離散點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)，從而達(dá)到很好的聚類效果且計算簡單。
【IPC分類】G06T13-20
【公開號】CN104680567
【申請?zhí)枴緾N201510057363
【發(fā)明人】楊柏林, 金劍秋, 張露紅, 王勛, 王雅娟
【申請人】浙江工商大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月4日