(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210793839.X (22)申请日 2022.07.07 (71)申请人 青海师范大学 地址 810000 青海省西宁市城西区五四西 路38号 (72)发明人 张丹　武仲科　王醒策　刘娜　 (74)专利代理 机构 北京细软智谷知识产权代理 有限责任公司 1 1471 专利代理师 赵越 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06T 19/20(2011.01) G06V 10/74(2022.01) (54)发明名称 一种基于不变矩的谱形状描述符的三维模 型匹配方法 (57)摘要 本发明属于计算机图形学技术领域， 具体涉 及一种基于不变矩的谱形状描述符的三维模型 匹配方法， 该方法包括： 采集三维模型； 获取三维 模型中各个顶 点对应的一环邻域顶 点； 根据三维 模型的一环邻域顶点， 计算三维模型的LBO算子； 利用三维模型的LBO算子， 计算三维模型的LBO算 子的特征值和特征向量； 根据三维模型的LBO算 子的特征值和特征向量， 获取三维模 型六个的几 何矩描述符； 利用三维模型的六个几何矩描述 符， 获取三维模型与其他三维模型的匹配度。 本 申请提供的技术方案， 不仅实现了无需依赖参数 的选择， 便能很好地描述和表 示各种形状的拓扑 和几何特征， 具备普适性， 而且增强了谱形状描 述子的识别能力， 降低了形状匹配的时间复杂 度。 权利要求书3页 说明书16页 附图3页 CN 115239877 A 2022.10.25 CN 115239877 A 1.一种基于不变矩的谱形状描述符的三维模型匹配方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 采集三维模型； 获取所述三维模型中各个顶点对应的一环邻域顶点； 根据所述 三维模型的一环邻域顶点， 计算所述 三维模型的LBO算子； 利用所述 三维模型的LBO算子， 计算所述 三维模型的LBO算子的特 征值和特 征向量； 根据所述三维模型的LBO算子的特征值和特征向量， 获取所述三维模型的六个几何矩 描述符； 利用所述三维模型的六个几何矩描述符， 获取所述三维模型与其他三维模型的匹配 度。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述三维模型包括： 多个顶点， 每个所述顶 点均有与其对应的序号。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述获取所述三维模型中各个顶点对应的 一环邻域顶点， 包括： 在所述三维模型中， 与所述三维模型中的顶点直接相连接的顶点， 为所述三维模型中 的顶点对应的一环邻域顶点； 基于所述三维模型中的顶点对应的一环邻域顶点对应的序号， 对所述三维模型中的顶 点对应的一环邻域顶点进行升序排序。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述三维模型的一环邻域顶点， 计算所述 三维模型的LBO算子， 包括： 按下式计算所述 三维模型中第i个顶点对应的离 散LBO算子： 上式中， i∈[1,n]， n为所述三维模型中的顶点的总数量； j∈[1,m]， m为所述三维模型 中第i个顶点对应的一环邻域顶点的总数量； vi为所述三维模型中第i个顶点， f(vi)为所述 三维模型中第i个顶点对应 的实值函数的值， Nj为所述三维模型中第i个顶点对应 的第j个 一环邻域顶点， f(Nj)为所述三维模型中第i个顶点对应的第j个一环邻域顶点对应的实值 函数的值； 令连接所述三维模型中第i个顶点vi和所述三维模型中第i个顶点对应 的第j个 一环邻域顶点 Nj的线段为pij， 则αj和βj分别为边pij两侧的对角； 所述三维模型中所有顶点对应的离 散LBO算子， 构成所述 三维模型的LBO算子 。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述三维模型的LBO算子， 获取所 述三维模型的LBO算子的特 征值和特 征向量， 包括： 对所述三维模型的LBO算子进行谱分解， 得到所述三维模型的LBO算子的特征值和特征 向量； 其中， 按下式确定所述 三维模型的LBO算子的特 征值和特 征向量： 上式中， k∈[1,K]， K为特征值的总数量； ΔM为所述三维模型的LBO算子， λk为所述三维 模型的LBO算子的第k个特征值， 为所述三维模型的LBO算子的第k个特征值对应的特征向 量。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述三维模型的LBO算子的特征权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115239877 A 2值和特征向量， 获取 所述三维模型的六个几何矩描述符， 包括： 步骤a： 根据所述三维模型的LBO算子的特征值和特征向量， 计算所述三维模型中顶点 的谱形状描述符， 以及计算所述三维模型中每个顶点的对应的一环邻域顶点的谱形状描述 符； 步骤b： 根据所述三维模型中顶点的谱形状描述符和所述三维模型中每个顶点的对应 的一环邻域顶点的谱 形状描述符， 计算所述三 维模型的六个几何矩描述符； 其中， 所述三 维 模型的六个几何矩描述符包括： 一阶时间矩 μ01、 二阶时间矩 μ02、 三阶时间矩 μ03、 一阶空间矩 μ11、 三阶空间矩 μ12和三阶空间矩 μ21； 步骤c： 按下式确定所述 三维模型的六个几何矩描述符GMS Ds： GMSDs＝{ μ01, μ02, μ03, μ11, μ12, μ21}。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤a， 包括： 按下式确定所述 三维模型中第i个顶点的谱形状描述符Φi： 按下式确定所述 三维模型中第i个顶点对应的第j个一环邻域顶点的谱形状描述符Φj： 上式中， i∈[1,n]， n为所述三维模型中的顶点的总数量； j∈[1,m]， m为所述三维模型 中第i个顶点对应的一环邻域顶点的总数量； k∈[1,K]， K为特征值的总数量； λk为所述三维 模型的LBO算子的第k个特征值， 为所述三维模型的LBO算子的第k个特征值对应的特征向 量， φ( λk)为滤波函数； 其中， 当所述谱形状描述符为热核签名或尺度不变热核签名谱形状描述符时， 滤波函 数 t为时间参数； 当所述谱形状描述符为波核签名或尺度不变热核签名谱形状描述符时， 滤波函数 i为虚数i。 8.根据权利要求7 所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤b， 包括： 按下式确定一阶时间矩 μ01： 按下式确定二阶时间矩 μ02： 按下式确定三阶时间矩 μ03： 按下式确定一阶空间矩 μ11：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115239877 A 3