一种新的点云数据特征骨架提取方法
提取点云特征方法
提取点云特征方法提取点云特征是计算机视觉和图像处理领域中的一个重要问题。
点云是由大量离散的三维点构成的数据集，常见于激光雷达或深度摄像头等设备的输出。
点云特征提取的目标是从原始点云数据中提取出能够描述点云形状、结构和特征的信息，用于点云分类、分割、匹配等应用。
在点云特征提取中，常用的方法包括几何特征提取、局部特征提取和全局特征提取。
几何特征提取是通过计算点云的几何属性来描述点云的形状和结构。
常见的几何特征包括点云的表面法向量、曲率、曲率变化、高斯曲率等。
这些几何特征可以通过计算点云中每个点的邻域信息来得到，例如使用最近邻搜索算法来获取每个点的邻域点，然后通过计算邻域点的均值、方差等统计量来得到几何特征。
局部特征提取是指从点云的局部区域中提取特征。
在点云中，不同的区域可能具有不同的几何结构和形状特征，因此通过提取局部特征可以更好地描述点云的细节。
常见的局部特征包括PFH（点特征直方图）、FPFH（快速点特征直方图）、SHOT（旋转不变特征）等。
这些局部特征可以通过计算每个点的邻域点之间的关系来得到，例如计算点与其邻域点之间的法向量差异、角度差异等。
全局特征提取是指从整个点云中提取特征。
与局部特征不同，全局特征能够更好地描述点云的整体形状和结构。
常见的全局特征包括点云的形状描述符、傅里叶描述符、网格描述符等。
这些全局特征可以通过对整个点云进行采样或分割，然后计算采样或分割后的点云的特征来得到。
除了几何、局部和全局特征外，还有一些新的特征提取方法被提出，如深度学习方法。
深度学习方法通过神经网络模型学习点云的特征表示，能够自动学习到更高级别的特征。
这些方法通常使用卷积神经网络（CNN）或图卷积网络（GCN）来处理点云数据。
提取点云特征是计算机视觉和图像处理中的一个重要问题。
几何特征、局部特征、全局特征以及深度学习方法都是常用的点云特征提取方法。
这些方法能够从点云数据中提取出能够描述点云形状、结构和特征的信息，为点云分类、分割、匹配等应用提供基础。
一种新的点云数据特征骨架提取方法
一种新的点云数据特征骨架提取方法
邹万红;陈志杨;叶修梓;张三元
【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》
【年(卷),期】2008(042)012
【摘要】为解决点云数据的线骨架提取问题,为点云数据的后续几何处理的奠定基础,提出了一种新的点云数据骨架提取方法.通过对点云数据的空间层次剖分后建立其简化模型,可有效地避免噪声点对骨架的干扰;根据离散Morse理论,从简化模型中提取主要的特征点,用测地线连接这些主要特征点可得到模型的初步骨架.采用可见反力场方法将初步骨架内推至模型内部,对内推后的骨架光顺及聚类后形成最终骨架.该方法能够直接处理带噪声数据的大规模点云数据,所形成的骨架连续.
【总页数】5页(P2103-2107)
【作者】邹万红;陈志杨;叶修梓;张三元
【作者单位】浙江大学,CAD&CG国家重点实验室,浙江,杭州,310027;浙江工业大学,软件学院,浙江,杭州,310014;浙江大学,CAD&CG国家重点实验室,浙江,杭州,310027;浙江大学,CAD&CG国家重点实验室,浙江,杭州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.41
【相关文献】
1.一种新的散乱点云尖锐特征提取方法 [J], 吾守尔·斯拉木;曹巨明
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4.点云数据特征点提取方法的比较 [J], 杨斌杰;鲁铁定
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提取点云特征方法
提取点云特征方法点云是由大量的离散点组成的三维数据集，广泛应用于计算机视觉、机器人、自动驾驶等领域。
点云特征提取是点云处理的关键步骤之一，通过提取点云中的特征信息，可以用于点云分类、目标检测、场景分析等任务。
本文将介绍几种常见的点云特征提取方法。
1. 表面特征提取方法表面特征是指点云中描述物体表面形状和几何结构的特征，常用于点云配准、形状识别等任务。
其中，最常用的表面特征提取方法是法线估计。
法线是表面上某一点的方向向量，可以描述该点的曲率和法向量信息。
法线估计可以通过最近邻搜索、基于协方差矩阵的方法等实现。
在点云中，每个点的法线可以由其邻域内的其他点计算得到。
2. 局部特征提取方法局部特征是指点云中描述局部区域的特征，常用于点云配准、物体识别等任务。
其中，最常用的局部特征提取方法是SHOT （Signature of Histograms of OrienTations）。
SHOT方法通过计算点云中每个点的特征向量，来描述其周围点的分布情况和几何结构。
该方法可以有效地捕捉点云的局部形状信息，具有较好的鲁棒性和判别性。
3. 全局特征提取方法全局特征是指点云中描述整体形状和结构的特征，常用于点云分类、目标检测等任务。
其中，最常用的全局特征提取方法是VFH （Viewpoint Feature Histogram）。
VFH方法通过将点云投影到二维直方图中，统计直方图中每个bin的点的分布情况，来描述整体形状和结构。
该方法具有较好的鲁棒性和判别性，适用于不同视角和尺度的点云数据。
4. 深度学习方法近年来，深度学习在点云处理中取得了重要的突破。
深度学习方法通过构建神经网络模型，可以端到端地学习点云的特征表示。
其中，PointNet是最早提出的点云分类方法，通过对每个点进行特征提取和聚合，实现了点云的全局特征提取。
后续的研究工作中，还提出了PointNet++、DGCNN等方法，进一步提高了点云特征提取的性能和效果。
基于拉普拉斯算子迭代法的点云骨架提取
基于拉普拉斯算子迭代法的点云骨架提取（原创实用版）目录一、引言二、拉普拉斯算子迭代法简介三、点云骨架提取的必要性四、基于拉普拉斯算子迭代法的点云骨架提取方法五、实验结果与分析六、结论正文一、引言随着三维扫描技术的快速发展，点云数据在各个领域得到了广泛应用，如机器人导航、虚拟现实、计算机视觉等。
点云数据通常包含大量冗余信息，这就需要对点云进行处理以减少数据量，提高数据质量。
点云骨架提取就是从点云中提取出代表整个点云结构的关键点，它是点云处理的基础步骤。
本文提出了一种基于拉普拉斯算子迭代法的点云骨架提取方法。
二、拉普拉斯算子迭代法简介拉普拉斯算子是一种常用的图像平滑算子，它可以通过迭代法求解。
拉普拉斯算子迭代法的基本思想是：在保持边界不变的情况下，对图像进行平滑处理，使得图像的能量函数值不断减小，直至收敛到最小值。
三、点云骨架提取的必要性点云骨架提取是点云处理中的关键步骤，其主要目的是从点云中提取出代表整个点云结构的关键点。
点云骨架提取对于点云的简化、特征提取、匹配和识别等后续处理具有重要意义。
四、基于拉普拉斯算子迭代法的点云骨架提取方法本文提出了一种基于拉普拉斯算子迭代法的点云骨架提取方法。
该方法首先对点云进行预处理，包括去噪、采样等操作；然后计算点云的拉普拉斯矩阵；接着通过迭代法求解拉普拉斯矩阵的特征值和对应的特征向量，得到点云的骨架点；最后对骨架点进行排序，得到点云的骨架。
五、实验结果与分析为了验证本文提出的方法的有效性，我们在多个点云数据集上进行了实验。
实验结果表明，本文提出的方法在提取点云骨架方面具有较高的准确性和效率。
同时，我们还对不同参数设置下的方法进行了比较，结果表明，合理的参数设置可以进一步提高方法的性能。
六、结论本文提出了一种基于拉普拉斯算子迭代法的点云骨架提取方法。
实验结果表明，该方法具有较高的准确性和效率，可以为点云的后续处理提供有效的支持。
点云特征提取算法
点云特征提取算法
点云特征提取算法是一种用于从三维点云数据中提取有意义的特征的计算机视觉算法。
点云是由大量的三维点构成的数据集，通常由激光扫描仪或结构光相机等设备获取。
点云特征提取算法可以将点云数据转化为一系列具有意义的特征，从而实现对点云数据的分析和处理。
常见的点云特征包括曲率、法向量、表面粗糙度、点密度等。
其中，曲率是点云表面的弯曲程度，法向量是表面在该点的方向，表面粗糙度是指表面的粗糙程度，点密度是指单位面积内点的数量。
这些特征可以用于点云的分类、分割、配准、重建等应用中。
目前，常见的点云特征提取算法包括基于协方差矩阵的方法、基于领域的方法、基于深度学习的方法等。
基于协方差矩阵的方法通过计算每个点的邻域协方差矩阵来提取特征，其中特征向量和特征值反映了点云表面的曲率和法向量。
基于领域的方法则通过对点云的邻域进行分析来提取特征，例如计算邻域内点的距离和角度等。
基于深度学习的方法则通过训练深度神经网络来提取点云的特征。
点云特征提取算法在计算机视觉、机器人、自动驾驶等领域具有广泛的应用前景。
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点云模型的几何参数提取
点云模型的几何参数提取点云模型是一种用于表示三维物体的数据结构，由大量的离散点构成。
在计算机图形学、计算机视觉和机器人领域，点云模型的几何参数提取是一个重要的任务，可以用来描述点云的形状、曲率等特征。
本文将介绍点云模型的几何参数提取方法，包括表面法线、曲率和拓扑结构等内容。
表面法线是点云模型中最基本的几何参数之一，用于描述点云的朝向。
在点云模型中，每个点都有一个法向量与之对应，表示该点所在位置的曲面的法线方向。
计算点云模型的表面法线可以采用最小二乘法或基于协方差矩阵的方法。
最小二乘法通过拟合点云模型的邻域点来估计法线方向，而基于协方差矩阵的方法则利用点云模型的协方差矩阵来计算法线方向。
通过计算表面法线，可以得到点云模型的曲面特征，比如平面、曲面或棱角。
曲率是点云模型的另一个重要几何参数，用于描述点云模型的曲率变化情况。
曲率可以反映点云模型在某一点上的曲面弯曲程度，是点云模型的一个局部几何特征。
计算点云模型的曲率可以采用最小二乘拟合法或基于协方差矩阵的方法。
最小二乘拟合法通过拟合点云模型的邻域点来估计曲率，而基于协方差矩阵的方法则利用点云模型的协方差矩阵来计算曲率。
通过计算曲率，可以得到点云模型的曲面特征，比如凹凸性、平滑度等。
拓扑结构是点云模型的另一个重要几何参数，用于描述点云模型中点与点之间的连接关系。
拓扑结构可以用于表示点云模型的形状、边界等信息。
常用的拓扑结构包括无向图、有向图和三角网格等。
在点云模型中，通过计算点与点之间的距离或邻域关系，可以得到点云模型的拓扑结构。
拓扑结构可以用来分析点云模型的形状特征，比如孔洞、封闭性等。
除了上述几何参数外，点云模型的几何参数提取还可以包括其他一些特征，比如点云的体素表示、点云的边界框等。
体素表示是一种常用的点云模型表示方法，将点云模型划分为一系列小立方体单元，并统计每个单元内点的数量或属性值。
边界框是指包围点云模型的最小矩形框，可以用来描述点云模型的尺寸和位置。
提取点云特征方法
提取点云特征方法引言随着三维点云数据的广泛应用，如三维建模、物体识别和地图构建等领域，点云特征的提取变得越来越重要。
点云特征可以帮助我们理解点云数据的结构和属性，从而进行后续的分析和处理。
本文将介绍几种常用的点云特征提取方法，包括形状特征、表面特征和局部特征。
一、形状特征提取形状特征是描述点云数据整体形状的特征，常用的形状特征提取方法有以下几种：1. 体素化法：将点云数据转化为三维体素网格，通过统计每个体素内点的密度或其他属性来描述点云的形状。
2. 轮廓描述法：根据点云数据的边界轮廓，计算形状的几何特征，如周长、面积等。
3. 曲率法：通过计算点云数据上每个点的曲率来描述形状的变化，曲率越大表示形状变化越明显。
二、表面特征提取表面特征是描述点云数据表面细节的特征，常用的表面特征提取方法有以下几种：1. 法线估计法：通过计算点云数据上每个点的法线方向来描述表面的变化，法线可以表示表面的倾斜度和曲率。
2. 法线直方图法：将点云数据划分为小区域，计算每个区域内点的法线方向，并统计法线方向的分布情况，得到法线直方图表示表面特征。
3. 着色法：通过给点云数据上的点添加颜色信息，如RGB值或灰度值，来描述表面的纹理特征。
三、局部特征提取局部特征是描述点云数据局部区域的特征，常用的局部特征提取方法有以下几种：1. 邻域统计法：对于每个点，计算其邻域内点的某种统计信息，如平均距离、标准差等，来描述点的局部特征。
2. 区域生长法：将点云数据划分为小区域，通过判断邻域内点的相似性来进行区域生长，并提取区域的特征。
3. 局部表面拟合法：对于每个点，通过拟合其邻域内的局部表面来描述点的局部特征，拟合方法可以是平面、曲面等。
结论点云特征提取是点云数据处理的基础工作，对于后续的点云分析和应用具有重要意义。
本文介绍了几种常用的点云特征提取方法，包括形状特征、表面特征和局部特征。
这些方法可以根据实际需求选择合适的特征进行提取，并结合其他算法和技术进行进一步的点云数据处理和分析。
点云特征提取
点云特征提取
点云特征提取是机器视觉中的一项关键技术。
点云技术的应用主要包括机器视觉中的三维重建、地理信息获取、环境探测以及安全监测等方面。
其精度越高，获取的信息越详实，在这些领域的应用效果也就越明显。
点云特征提取主要依赖以下技术：首先，利用激光雷达或者摄像机采集实体点云数据；其次，依托理论算法对采集的点云数据进行处理，包括细分、重建、识别以及特征提取等；最后，利用深度学习算法对特征提取的结果进行分类。
点云的特征提取主要由两种方法，以及它们的组合来实现：第一种方法是基于点云分析和提取其中的特征点，从而对对象进行识别或者跟踪，如基于半聚类、生成对抗网络等方法；第二种方法是基于多维几何特征定义和提取，如基于曲率、表面网格抽取、多边形正则化等方法。
点云特征提取是现今机器视觉技术应用的关键因素，其可视化结果可以辅助机器视觉任务的判断，获取的应用效果也是相当的明显。
基于激光雷达和摄像机以及理论算法和深度学习算法这四方面的技术，可以将点云数据准确的进行特征提取，为机器视觉的任务的实现提供帮助。
骨架提取算法
骨架提取算法
骨架提取算法是一种常用的图像处理算法，它可以从图像中提取出物体的骨架，即物体的主要轮廓线条。
骨架提取算法在计算机视觉、图像识别、机器人等领域有着广泛的应用。
骨架提取算法的基本思想是将物体的轮廓线条缩小到一个像素宽度，然后通过一系列的操作，得到物体的骨架。
这个过程可以分为两个步骤：轮廓线条的细化和骨架的提取。
轮廓线条的细化是指将物体的轮廓线条缩小到一个像素宽度。
这个过程可以通过一些经典的算法来实现，比如Zhang-Suen算法、Guo-Hall算法等。
这些算法都是基于局部像素的形态学操作，可以将轮廓线条细化到一个像素宽度。
骨架的提取是指从细化后的轮廓线条中提取出物体的骨架。
这个过程可以通过一些经典的算法来实现，比如Medial Axis Transform 算法、Distance Transform算法等。
这些算法都是基于距离变换的思想，可以将轮廓线条转换成距离场，然后通过一些操作，得到物体的骨架。
骨架提取算法的优点是可以提取出物体的主要轮廓线条，可以减少图像处理的复杂度，提高图像处理的效率。
同时，骨架提取算法还可以用于物体的形状分析、物体的匹配等领域。
骨架提取算法的应用非常广泛，比如在计算机视觉领域，可以用于物体的识别、跟踪、分割等；在机器人领域，可以用于机器人的导航、路径规划等；在医学领域，可以用于医学图像的分析、诊断等。
骨架提取算法是一种非常重要的图像处理算法，它可以提取出物体的主要轮廓线条，可以用于物体的形状分析、物体的匹配等领域。
随着计算机视觉、机器人、医学等领域的不断发展，骨架提取算法的应用前景将会越来越广阔。
点云线特征提取
点云线特征提取点云是由大量的散点数据组成的三维模型，它广泛应用于计算机视觉、机器人技术以及虚拟现实等领域。
在处理点云数据时，我们常常需要从中提取出特征信息，以便进行进一步的分析和应用。
其中，点云线特征提取是一项重要的任务，它能够帮助我们识别和描述点云中的线状结构，为后续的点云处理任务提供有力支持。
点云线特征提取的目标是从点云数据中提取出线状结构，并进行描述和分析。
在实际应用中，点云线特征提取有着广泛的应用，比如物体识别、场景分析、建模等。
下面将介绍几种常用的点云线特征提取方法。
1. 基于几何形状的特征提取方法基于几何形状的特征提取方法主要是通过计算点云数据中的几何属性来提取线状结构。
常用的几何形状特征包括曲率、法向量、曲率变化等。
通过计算这些特征，我们可以识别出点云中的线状结构，并进行描述和分析。
2. 基于拓扑结构的特征提取方法基于拓扑结构的特征提取方法主要是通过分析点云数据中的拓扑结构来提取线状结构。
常用的拓扑结构特征包括邻接关系、连接关系、边界关系等。
通过分析这些特征，我们可以识别出点云中的线状结构，并进行描述和分析。
3. 基于统计学方法的特征提取方法基于统计学方法的特征提取方法主要是通过统计学方法来提取线状结构。
常用的统计学方法包括聚类、分类、回归等。
通过应用这些方法，我们可以识别出点云中的线状结构，并进行描述和分析。
在实际应用中，我们可以根据具体的需求选择适合的点云线特征提取方法。
同时，我们也可以结合多种方法，以获得更准确、更全面的线状结构信息。
点云线特征提取的应用十分广泛。
在物体识别中，我们可以利用点云线特征来识别出物体的边界和轮廓，从而实现物体的自动识别和分类。
在场景分析中，我们可以利用点云线特征来分析场景的结构和布局，从而实现场景的理解和模拟。
在建模中，我们可以利用点云线特征来重建物体的三维模型，从而实现物体的快速建模和仿真。
点云线特征提取是一项重要的任务，它能够帮助我们识别和描述点云中的线状结构，为后续的点云处理任务提供有力支持。
基于三维扫描的点云数据人体3D模型骨骼提取
基于三维扫描的点云数据人体3D模型骨骼提取随着科技的不断发展，三维扫描技术的应用越来越广泛，其中之一就是在人体建模领域的应用。
通过三维扫描技术，可以获取到人体的点云数据，这为人体建模提供了更准确、更真实的数据来源。
然而，点云数据中包含了大量的信息，如何从中提取出人体的骨骼信息成为了一个具有挑战性的问题。
在人体建模中，骨骼是一个十分重要的部分，它能够描述人体的姿态、动作和形态等信息。
因此，通过提取人体的骨骼信息，可以实现对人体的动作捕捉、姿态识别等应用。
然而，由于点云数据的复杂性和噪声干扰等因素，骨骼的提取变得十分困难。
为了解决这个问题，研究人员提出了一种基于三维扫描的点云数据人体3D模型骨骼提取方法。
首先，对点云数据进行预处理，包括去除噪声、滤波和对齐等操作，以提高数据的质量和准确性。
然后，通过使用骨骼模型进行拟合，将点云数据与骨骼模型对齐，从而得到初步的骨骼估计结果。
接下来，采用迭代优化的方法，对骨骼进行优化和细化，以提高骨骼的精度和稳定性。
最后，通过与已知的人体模型进行匹配，进一步验证和修正骨骼的准确性。
该方法在实验中取得了良好的效果。
通过对真实人体数据和合成数据的测试，结果显示该方法能够准确地提取出人体的骨骼信息。
同时，该方法能够适应不同人体的形态和姿态变化，具有一定的鲁棒性和普适性。
基于三维扫描的点云数据人体3D模型骨骼提取方法的研究为人体建模领域的发展提供了新的思路和方法。
通过提取人体的骨骼信息，可以实现更多的应用，如虚拟现实、电影制作、医学诊断等领域。
随着技术的不断进步，相信基于三维扫描的点云数据人体3D模型骨骼提取方法将会得到更广泛的应用和推广。
基于拉普拉斯算子迭代法的点云骨架提取
基于拉普拉斯算子迭代法的点云骨架提取点云骨架提取是计算机视觉领域中一项重要的任务，它可以将点云中的主要形状特征提取出来，为后续的物体识别、形状分析等任务打下基础。
本文将重点介绍一种基于拉普拉斯算子迭代法的点云骨架提取方法。
点云是由大量的三维点坐标组成的数据集，广泛应用于三维重建、场景分析、虚拟现实等领域。
然而，点云数据通常包含大量的细节和噪声，导致形状特征难以直接提取。
因此，对点云进行骨架提取能够将其简化为一系列骨架点，保留主要形状特征，提高后续处理的效率和准确性。
拉普拉斯算子迭代法是一种基于局部特征的骨架提取方法，其基本思想是通过迭代优化的方式，逐步确定点云中的骨架点。
具体步骤如下：首先，将点云数据进行三角化处理，得到点之间的邻接关系。
然后，计算每个点的法向量，用于后续的相关计算。
接着，进行初始化，选择一部分点作为初始的骨架点，并计算其质心。
然后，对每个点进行迭代优化。
首先，计算每个点到其邻接点的平均距离。
然后，根据平均距离，计算每个点的拉普拉斯能量，作为点的重要性度量。
通过比较每个点的拉普拉斯能量，选择能量最小的点作为新的骨架点，并更新骨架点集合和质心。
接下来，更新每个点的邻接关系和法向量。
对于新的骨架点，将其添加到邻接关系中，并重新计算其他点到它的平均距离。
同时，对于与新的骨架点相邻的点，更新其法向量。
最后，根据骨架点的质心和邻接关系，生成点云的骨架。
该方法的优势在于能够充分利用点云中的局部特征，准确地提取出主要形状特征。
同时，该方法可以根据应用需要进行参数调整，灵活性较高。
然而，该方法的实际应用中仍然存在一些挑战。
首先，点云数据通常非常庞大，导致计算量大、耗时长。
其次，点云数据中可能存在噪声和异常点，对骨架提取结果产生干扰。
因此，如何进一步优化算法的效率和鲁棒性仍然是一个值得研究的问题。
综上所述，基于拉普拉斯算子迭代法的点云骨架提取方法在点云处理中具有广泛的应用前景。
通过对点云进行骨架提取，可以提取出主要的形状特征，为后续的形状分析和物体识别任务提供有力支持。
一种改进的基于特征点求解的骨架提取算法
一种改进的基于特征点求解的骨架提取算法宫法明;陈依心;李广丽【摘要】基于特征点求解和Reeb图思想,实现了一种新的骨架提取算法.首先求取模型特征点集,以特征点为计算依据,根据三角网格中每个顶点与特征点的不同对应关系得到网格分支点,聚合成一系列骨架点,依据骨架点携带的拓扑信息,连接拓扑相邻的骨架点得到模型骨架.采用了改进的特征点提取算法,其时间复杂度由O(n3)提高到了O(n2log(n)),实验表明算法能够快速提取骨架,针对一般模型的骨架提取效果令人满意.【期刊名称】《微型电脑应用》【年(卷),期】2010(026)004【总页数】3页(P53-55)【关键词】三维网格;骨架提取;特征点;骨架点【作者】宫法明;陈依心;李广丽【作者单位】中国石油大学,山东,东营,257061;工商银行东营市支行,山东,东营,257061;浙江大学,东东营,257061【正文语种】中文【中图分类】TP3170 引言随着计算机图形学的迅速发展，对三维模型的研究日益深入。
骨架作为形状表示的一种有效形式，在三维模型的各个研究领域中被广泛采用。
Blum 1967年给出了骨架的最初定义[1]：骨架(中轴)是模型内部各个最大内切球中心的集合。
它还有一个grassfire的模拟定义[2]，从模型表面开始点火，各个方向上的火的相遇点所构成的集合。
因为模型的骨架很好的保留了模型的拓扑连接性及其形态，所以经常被用于碰撞检测、三维动画、模型渲染、模型表面重建、模型检索等应用中，也有研究人员采用骨架为模型的分解做校正[3]。
模型骨架的提取方法很多，有些是源于对二维图像的扩展，有些是针对三维模型提出的，大体上来说，有如下几类：(1)基于拓扑细化技术[4]。
该类算法主要应用于采用体表示的模型上，通过不断地进行不改变模型拓扑特性的体元素的削减来实现骨架抽取，因为模型的体表示数据量巨大，所以整个过程比较耗时。
Gong等人提出过一种并行细化算法，通过先定义模型的简单顶点、删除谓词和两个细化元操作，在抽取算法中不断迭代两个元操作进行模型细化；(2)基于距离矩阵[5]。
骨架提取算法原理
骨架提取算法原理一、引言骨架提取算法是在图像处理领域中广泛应用的一种技术，它可以将图像中的物体进行精细化处理，从而得到更加准确的信息。
本文将对骨架提取算法进行详细的介绍和分析。
二、骨架提取算法概述骨架提取算法是一种基于数学形态学理论的技术，它可以将图像中的物体转化为其最小特征表示形式。
骨架提取算法通常通过以下步骤实现：1. 对输入图像进行预处理，包括二值化、去噪等操作。
2. 进行形态学变换，如腐蚀、膨胀等操作，得到物体的轮廓。
3. 进行骨架提取操作，得到物体的最小特征表示形式。
4. 对得到的结果进行后处理，如去除孤立点等操作。
三、基于距离变换的骨架提取算法基于距离变换的骨架提取算法是一种比较常见和有效的方法。
该方法主要包括以下步骤：1. 对输入图像进行预处理，包括二值化、去噪等操作。
2. 计算输入图像中各个像素点到物体边缘的距离。
3. 对距离图像进行形态学变换，如腐蚀、膨胀等操作，得到物体的骨架。
4. 对得到的骨架进行后处理，如去除孤立点等操作。
四、基于细化算法的骨架提取算法基于细化算法的骨架提取算法是一种比较常见和有效的方法。
该方法主要包括以下步骤：1. 对输入图像进行预处理，包括二值化、去噪等操作。
2. 进行细化操作，将物体轮廓逐渐细化为其最小特征表示形式。
3. 对得到的结果进行后处理，如去除孤立点等操作。
五、应用举例骨架提取算法在图像处理领域中有着广泛的应用。
例如，在医学图像分析中，可以使用骨架提取算法对人体器官进行精细化处理；在机器视觉中，可以使用骨架提取算法对物体进行识别和分类等。
六、总结本文对骨架提取算法进行了详细介绍和分析。
从基本原理出发，逐步介绍了两种常见的实现方法，并举例说明了其应用场景。
骨架提取算法是一种非常重要的图像处理技术，对于提高图像处理的准确性和效率具有重要作用。
一种新的点云数据特征骨架提取方法
确定 M ( T ( P) ) 后 , 可由 Dijkst ra 算法确定点云 数据任意两点间的最小测地距离 . 1. 3 讨论 点云的分片数目 n 决定了简化模型对原模型的 近似程度 . n 越大 , 简化模型和点云数据间的几何近 似误差就越小 , 但相应分片和后续骨架处理过程的 计算量也越大 . 对骨架提取而言 , 在拓扑不变的情况 下 , 同一模型在不同简化程度下的多分辨率表示的 骨架应基本一致 . 这也是 Thinning 方法的基础 , 因 此 , 理论上而言只要保证简化模型与原点云数据拓 扑保持不变 , n 越小越好 . 但如果 n 过小 , 拓扑发生 变化时会影响骨架提取效果 , 在图 3 中 , 当简化率取 1/ 400 时 , 会导致部分骨架丢失 . 在本文实验中 , n 取 点云数据点数量的 1/ 50～1/ 120 左右 .ຫໍສະໝຸດ 收稿日期 : 2007209207.
丢失一些模型特征 ,显得较为粗糙 . 本文提出了一种新的点云骨架提取方法 , 算法 大致分以下几个步骤 : 1) 建立简化模型 : 用空间层次剖分的方法对模 型进行分片 ,为每个分片计算一个简化表示 ,可建立 点云数据的简化模型 ; 2) 形成初始骨架 : 根据离散 Mo rse 理论 , 可以 从简化模型中确定特征点 , 用测地线依次连接这些 特征点形成了初始骨架 ; 3) 骨架内推 : 采用可见反力场方法 ,可以将位于 模型表面的初始骨架 “推” 至模型内部 , 对内推后的 骨架按角度聚类和光顺后就得到了最终的骨架 .
本文的算法效果图8b比levelset方法所提取出来的骨架图8a更光顺在horse的后脚尖部分本文算法的骨架比levelset方法所提取的骨架食羊aman的骨架bsanta的骨架alevelset方法结果bdinosaur的骨架图8cyberwarehorse效果对比见
骨架提取算法原理
骨架提取算法原理一、引言骨架提取算法是计算机视觉领域中的一项重要技术，用于从图像或三维模型中提取出物体的骨架结构。
骨架提取算法在图像处理、模式识别、计算机辅助设计等领域具有广泛的应用。
本文将详细介绍骨架提取算法的原理、方法和应用。
二、骨架提取算法概述骨架提取算法旨在从图像或三维模型中提取出物体的骨架结构，骨架结构是物体的中轴线或主干线，可以用来描述物体的形状、拓扑结构和空间关系。
骨架提取算法通常包括以下几个步骤：1. 预处理在骨架提取之前，需要对图像或三维模型进行一些预处理操作，例如去噪、平滑、分割等。
预处理的目的是提高后续骨架提取算法的效果和准确性。
2. 边缘检测骨架提取算法通常基于边缘信息进行计算，因此需要进行边缘检测操作，将物体的边缘提取出来。
常用的边缘检测算法包括Sobel算子、Canny算子等。
3. 骨架化骨架化是骨架提取算法的核心步骤，其目的是将物体的边缘转化为骨架结构。
常用的骨架化算法有细化算法、距离变换算法、中轴变换算法等。
这些算法可以通过迭代、腐蚀、膨胀等操作将物体的边缘逐渐细化为骨架结构。
4. 后处理骨架提取算法得到的骨架结构通常需要进行后处理操作，以去除不必要的噪声和分支，得到更加简洁和准确的骨架结构。
后处理的方法包括剪枝、合并、滤波等。
三、常用的骨架提取算法1. 细化算法细化算法是一种基于像素的骨架提取算法，它通过迭代操作将物体的边缘细化为骨架结构。
常用的细化算法有Zhang-Suen算法、Guo-Hall算法等。
细化算法的优点是计算简单、速度快，但对噪声敏感，容易产生断裂和不连续的骨架。
2. 距离变换算法距离变换算法是一种基于距离场的骨架提取算法，它通过计算物体表面到背景的距离，将物体的边缘转化为骨架结构。
常用的距离变换算法有Chamfer距离变换算法、距离场扩展算法等。
距离变换算法的优点是对噪声不敏感，能够得到连续和完整的骨架。
3. 中轴变换算法中轴变换算法是一种基于中轴线的骨架提取算法，它通过计算物体表面到背景的距离和物体表面的法向量，将物体的边缘转化为骨架结构。
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Jo urnal of Zhejiang U niversity ( Engineering Science)
浙 江 大 学 学 报 ( 工学版)
Vol . 42 No . 12 Dec. 2008
DO I : 10. 3785/ j. issn. 10082973X. 2008. 12. 012
Fig. 2 Result s of different split algo ri分终止条件包括叶
结点内的点数量或叶结点的最大简化误差 . 对骨架提 取而言 ,处理模型表面的高曲率的细节或噪声点是非 常困难的 ,因此希望通过简化过程来 “抹平” 这些表面 细节以及去除噪声数据 . 本文以叶结点数量为剖分终 止条件 . 为同时控制叶结点数量和简化误差 ,建立了 叶结点的一个优先队列 . 优先队列排序准则为 OBB 的面积 AL 与体积 V L 的混合函数 O ( L ) =α AL + ( 1 α ) V L ,式中 : α为权系数 ,本文实验中取 0. 3. 1. 2 定义简化模型 完成点云数据的 OBB Tree 构建后 , 可以根据 OBB Tree 建立一个不但有几何信息而且有拓扑信 息的几何模型 . 为表述方便 , 先约定以下符号 . 1) T ( P) : 由点云数据 P 所构建的 OBB Tree ,| ( ) T P | 表示 OBB Tree 的叶结点数目 . 2) L i 、 B ( L i ) 及 P ( L i ) : L i 表示 T ( P) 的第 i 个 叶结点 , B ( L i ) 表示 L i 的有向包围盒 ; P ( L i ) 表示 L i 内所包含的部分点云数据 . 3) M ( T ( P) ) : 由 T ( P) 及 P 所确定的几何模 型 . M ( T ( P) ) = { V , E} , 其中 , V = { V ( x , y , z ) , N } 为 M ( T ( P) ) 顶点的坐标以及法向量等几何信息 , E 为拓扑信息 . V 、 E 值按下面的方法确定 . 4) 几何信息 V i = { V i ( x , y , z ) , N i } :每一个叶结 点 L i 对应一个顶点 V i . V i 的坐标 V i ( x , y , z ) 等于 B ( L i ) 的形心坐标 . V i 的法向量 N V i 等于 P ( L i ) 各点 的法向量 N p 的加权平均值 , 即
确定 M ( T ( P) ) 后 , 可由 Dijkst ra 算法确定点云 数据任意两点间的最小测地距离 . 1. 3 讨论 点云的分片数目 n 决定了简化模型对原模型的 近似程度 . n 越大 , 简化模型和点云数据间的几何近 似误差就越小 , 但相应分片和后续骨架处理过程的 计算量也越大 . 对骨架提取而言 , 在拓扑不变的情况 下 , 同一模型在不同简化程度下的多分辨率表示的 骨架应基本一致 . 这也是 Thinning 方法的基础 , 因 此 , 理论上而言只要保证简化模型与原点云数据拓 扑保持不变 , n 越小越好 . 但如果 n 过小 , 拓扑发生 变化时会影响骨架提取效果 , 在图 3 中 , 当简化率取 1/ 400 时 , 会导致部分骨架丢失 . 在本文实验中 , n 取 点云数据点数量的 1/ 50～1/ 120 左右 .
A ne w method for extracting feature skeleton from point cloud
ZOU Wan2ho ng1 , C H EN Zhi2yang2 , YE Xiu2zi1 , ZHAN G San2yuan1
( 1 . S t ate Key L aboratory of CA D an d CG , Zhej i an g U ni versit y , H an gz hou 310027 , Chi na;
浙江大学学报 ( 工学版) 网址 : www. journals. zju. edu. cn/ eng
基金项目 : 国家 “863” 高技术研究发展计划资助项目 (2007AA01Z311 , 2007AA04Z1A5) . 作者简介 : 邹万红 (1976 - ) ,男 ,湖南郴州人 ,博士生 ,主要研究方向为点模型几何造型 、 计算机图形学、 CAD. E2mail : wh_zou @zju. edu. cn 通讯联系人 : 叶修梓 ,男 ,长江学者特聘教授 ,博导 . E2mail : yxz @zju. edu. cn
收稿日期 : 2007209207.
丢失一些模型特征 ,显得较为粗糙 . 本文提出了一种新的点云骨架提取方法 , 算法 大致分以下几个步骤 : 1) 建立简化模型 : 用空间层次剖分的方法对模 型进行分片 ,为每个分片计算一个简化表示 ,可建立 点云数据的简化模型 ; 2) 形成初始骨架 : 根据离散 Mo rse 理论 , 可以 从简化模型中确定特征点 , 用测地线依次连接这些 特征点形成了初始骨架 ; 3) 骨架内推 : 采用可见反力场方法 ,可以将位于 模型表面的初始骨架 “推” 至模型内部 , 对内推后的 骨架按角度聚类和光顺后就得到了最终的骨架 .
Mo rse 理论 ,从简化模型中提取主要的特征点 ,用测地线连接这些主要特征点可得到模型的初步骨架 . 采用可见反
力场方法将初步骨架内推至模型内部 ,对内推后的骨架光顺及聚类后形成最终骨架 . 该方法能够直接处理带噪声 数据的大规模点云数据 ,所形成的骨架连续 . 关键词 : 点云 ; 骨架 ; 层次体包围盒 ; 特征点 ; 可见反力场 中图分类号 : TP391. 41 文献标识码 : A 文章编号 : 10082973X(2008) 1222103205
Fig. 1 Sp here Tree and OBB Tree
L i 和 L j 间添加一条边 E ij = V i V j . 若 B ( L k ) 没有相
交的包围盒 , 为避免叶结点 L k 成为孤立的顶点 , 将
第 12 期
邹万红 ,等 : 一种新的点云数据特征骨架提取方法
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L k 与其最近的叶结点的包围盒形心相连 .
中轴是模型的最大内切球球心的轨迹 , 一维骨 架是中轴的子集[ 1 ] . 一维骨架常简称为骨架 ,作为模 型形状信息的低维表示 , 骨架被广泛应用于虚拟导 航、 对象识别和匹配 、 计算机动画 、 三维模型表示和 [2 ] 三维模型编辑 . 目前已有多种方法可用于网格模 型提取骨架 [ 3 ] . 本文的处理对象是点云数据 ,与网格 模型相比 ,点云数据缺少连接拓扑信息 ,多数方法不 能 直 接 用 于 点 云 数 据 的 骨 架 提 取. 虽 然 基 于 Voro noi 图的几何方法 [ 4 ] 能直接处理点云数据 , 但 其显著缺点是对噪声数据比较敏感 . 另一种直接从 点云数据提取骨架的算法是 Level2set 方法 [ 5 ] ,这类 方法同样受噪声数据的影响 , 而且其提取的骨架常
2 . Col le ge of S of t w a re , Zhej i an g U ni versit y of Technolog y , H an gz hou 310014 , Chi na)
Abstract : A simplified geometric model was constructed for point clouds , which is not sensitive to noises. Then feature points were found from the simplified model by Morse theory. Connecting those features by geodesic lines , an initial skeleton could be obtained , which were pushed inside the point cloud by visible repulsive forces. The skeletons were then smoothed and clustered with angle threshold to form a final skeleton. The method can process large point cloud model with noises , and the extracted skeletons are continuous. Key words : point clo ud ; skeleto n ; hierarchical bo und volume ; feat ure point ; visible rep ul sive force field
一种新的点云数据特征骨架提取方法
邹万红1 ,陈志杨2 ,叶修梓1 ,张三元1
( 1. 浙江大学 CAD &C G 国家重点实验室 ,浙江 杭州 310027 ;2. 浙江工业大学 软件学院 ,浙江 杭州 310014)
摘 要 : 为解决点云数据的线骨架提取问题 ,为点云数据的后续几何处理的奠定基础 ,提出了一种新的点云数据骨 架提取方法 . 通过对点云数据的空间层次剖分后建立其简化模型 , 可有效地避免噪声点对骨架的干扰 ; 根据离散
与现有的点云数据骨架提取算法方法相比 ,本文 的方法对噪声数据不敏感 ,能直接处理大规模的点 云 ,而且计算速度快 ,所抽取出来的骨架稳定性较好. 不同于具有严格数学定义的模型中轴或中值 面 ,特征骨架属于线骨架[ 2 ] . 线骨架没有严格的数学 定义 ,通常通过一些定性的方法如连续性 、 中心性对 所提取的骨架进行度量 . 本文所提取的骨架由中心 点和各特征点之间连接构成 ,满足连续性要求 ,通过 可见反力场将骨架内推 ,可满足中心性要求 .
NV i = FZ (
p ∈P( Li)
∑ D ( p ,V )
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