三維破碎物體多尺度拼接技術(shù)周術(shù)誠(chéng)1，2）耿國(guó)華n周明全3）（福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院福州350002）（北京師范大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院北京100875）度下輪廓曲線特征提取及基于多尺度分析的三維物體碎片拼接方法輪廓曲線經(jīng)多尺度小波變換平滑后，提取曲率和撓率構(gòu)成特征矢量；在選擇了基于小波輪廓描述符的三維曲線匹配起點(diǎn)后，比較2條輪廓曲線的特征矢量以判斷輪廓的相似性，并將輪廓匹配的2塊相鄰物體碎片拼接，實(shí)現(xiàn)破碎物體復(fù)原最后通過為a中碎片的輪廓曲線匹配和碎片的拼接圖；所示為中2塊碎片輪廓曲線匹配和碎片拼接圖；所示為中3塊碎片曲線匹配及碎片拼接圖從b所示的碎片拼接圖可以看出，盡管2塊碎片的斷裂處存在缺損，但是能夠完成正確的曲線匹配和碎片拼接；在a中，由于碎片有一些缺損，因此有一小部分曲線沒有完全拼合，但從b可以f嘁Step8.建立局部坐標(biāo)系，模板曲線段的質(zhì)心與局部坐標(biāo)系的原點(diǎn)重合，將找到的測(cè)試曲線匹配段與模板相應(yīng)的線段對(duì)齊和配準(zhǔn)拼接2塊碎片，將拼接好的物體當(dāng)作新的模板，提取新的輪廓曲線，從臨時(shí)庫(kù)中刪除已拼接的2塊碎片，如果沒有處理完所有碎片或沒有完成拼接，則轉(zhuǎn)Step2.用通常的方法查找2段曲線所有匹配段的時(shí)間復(fù)雜度為（NM），本文算法在匹配起點(diǎn)確定后，只需搜索一遍曲線上的點(diǎn)，其時(shí)間復(fù)雜度為a輪廊曲線匹配圖b3塊碎片拼接塊碎片輪廓匹配及碎片拼接圖看出拼接的效果良好；a所示為2塊碎片拼接后重新提取的輪廓曲線與另一塊碎片的輪廓曲線匹配的情況，左邊缺損部分由于未封閉，因此也被當(dāng)作輪廓提取出來，而從b的拼接情況可以看出，它不影響拼接的結(jié)果，缺損部分可以在碎片全部拼接后通過后續(xù)工作對(duì)所有曲面進(jìn)行修補(bǔ)。

　　實(shí)驗(yàn)表明，本文算法能夠處理不同的三維物體碎片的輪廓曲線匹配及拼接，處理的數(shù)據(jù)量只有原始數(shù)據(jù)的1/2J，并且可根據(jù)需要調(diào)整尺度系數(shù)，在保證輪廓曲線精度的情況下能有效地抑制噪聲，在碎片有些缺損時(shí)也能找到最長(zhǎng)匹配子段。本文算法計(jì)算速度快，魯棒性好，具有一定的容錯(cuò)性。

　　5結(jié)束語(yǔ)從理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在滿足精度要求的情況下，輪廓曲線經(jīng)過小波變換后濾除了原始輪廓中的大部分噪聲，能減小噪聲對(duì)計(jì)算特征矢量的影響，不同的尺度濾除噪聲的量也不同，因此，本文算法對(duì)噪聲具有魯棒性；經(jīng)過小波變換后要處理的輪廓點(diǎn)數(shù)目較少，在進(jìn)行匹配和拼接計(jì)算時(shí)，搜索的數(shù)據(jù)較少，匹配和拼接速度快；本文算法沒有處理輪廓線上所有的數(shù)據(jù)，即使在碎片有一些缺損的情況下，也不影響整條輪廓曲線的匹配段搜索和碎片的拼接，在匹配和拼接時(shí)具有魯棒性和一定的容錯(cuò)性。

　　本文算法可以找到相鄰碎片輪廓曲線的所有匹配子段，達(dá)到準(zhǔn)確的匹配和拼接效果，滿足三維物體正確拼接的快速性、魯棒性和容錯(cuò)性的要求。