基于距离变换的三维连通骨架提取算法-论文.pdf

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1、第31卷第6期计算机仿真2014年6月文章编号：1006—9348(2014)06—0256—05基于距离变换的三维连通骨架提取算法万雅娟，李海生，刘璇，蔡强(北京工商大学计算机与信息工程学院，北京100048)摘要：针对传统基于距离变换的骨架提取算法生成的骨架不能保证连通性的问题，设计了一种基于距离变换的三维连通骨架提取算法。由骨架种子点开始，根据距离变换值的约束，利用改进的骨架点判断算法对体素点的26邻域作判定，满足条件的邻域点作为下一轮的预备骨架点，由此迭代生长出完整的三维模型骨架，通过设定阈值抑制冗余骨架点的生成，实现多尺度控制。实

2、验表明本算法复杂度低，计算效率高，生成的骨架位置精准，且能够保证骨架连通性。关键词：三维骨架；体素化；连通性；多尺度中图分类号：TP391．41文献标识码：BThree——dimensionConnectivitySkeletonExtractionAlgorithmBasedonDistanceTransformWANYa—juan，LIHai—sheng，LIUXuan，CAIQiang(CollegeofComputerandInformationEngineering，BeijingTechnologyandBusinessUniv

3、ersity，Beijing100048，China)ABSTRACT：ThetraditionalskeletonextractionalgorithmbasedondistancetransfoFillcannotguaranteetheskeletonconnectivityproperty，therefore，athreedimensionalconnectivityskeletonextractionalgorithmwasproposed．Basedondistancetransformconstraint，26neighbor

4、hoodpointsofvoxelwerejudgedfromtheskeletonseedaccordingtothenewskeletonpointjudgmentalgorithm．Iftheneighborhoodpointsmeettheconditions，theywillbecometheprelimi—naryskeletonpointsinthenextcycle．Inthisway，thethreedimensionalmodelskeletonwasobtainedbygrowingfromtheskeletonsee

5、donebyone．Inthegrowingprocess，theredundantskeletonpointswereeliminatedbysettingthethreshold，andthehierarchicalcontrolcanbeachievedeasily．Examplesshowthelowcomplexityandhighcom—putationaleficiencyofproposedalgorithm．Theobtainedskeletonpositionisaccurateandcanensureconnectiv

6、ity．，KEYWORDS：3dskeleton；Voxelization；Connectivity；Hierarchical率，起到数据压缩的作用。1引言通常在离散域中的骨架提取算法包括四类，并且各有优1967年Blum对于骨架的开创性研究使骨架得到了广缺点：第一类是基于拓扑与几何分析的方法，通过构造模型泛的关注，逐渐被应用到计算机图形学、物体识别、模型检的Voronoi图或Reeb图来得到骨架，该方法可计算性差，对索、三维建模等越来越多的领域中，这些领域几乎涉及计算边界噪声较为敏感；第二类是拓扑细化法，从边界开始，逐机视觉和图像理解的方

7、方面面。骨架(Skeleton)是一种强有层均匀的剥掉图形的边界，直至剩下最里层的骨架。这种算力的形状描述符，与原始图形具有相同的拓扑结构，能够同法能够保证所抽取出的骨架具有连通性以及良好的拓扑不时反映图形的拓扑与形状信息。它也是原始图形的一种压变性，但是骨架的位置却不精确；第三类是基于距离变换缩表示，用骨架代替原始图形进行操作，能够提高内存使用的方法卜，根据模型内点的距离变换值，提取距离场中的局部极值点作为骨架点，并利用参数进行细化调整得到骨基金项目：北京市自然科学基金项目(4112016)；北京市属高等学校架，骨架点在准确度上有明显的优

8、势，能够重构出原始物体。人才强教深化计划资助项目(PHR201108075)；北京市属高等学校科学技术与研究生教育创新工程建设项目(PXM2013_014213_000030—但