以轮廓曲线为特征的断裂面匹配

李群辉,张俊祖,耿国华,周明全

(1.长安大学理学院,710064,西安;2.西北大学信息科学与技术学院,710069,西安;3.北京师范大学信息科学与技术学院,100875,北京)



以轮廓曲线为特征的断裂面匹配

李群辉1,张俊祖1,耿国华2,周明全3

(1.长安大学理学院,710064,西安;2.西北大学信息科学与技术学院,710069,西安;3.北京师范大学信息科学与技术学院,100875,北京)

现有断裂面匹配算法主要适用于表面粗糙特征丰富的断裂面,对于表面光滑特征稀少的断裂面不能正确匹配。针对这一问题,提出一种以断裂面轮廓曲线为特征的匹配算法。该算法首先将区域生长算法和边界跟踪算法相结合,在沿碎块棱边分割出断裂面的同时又得到了封闭且序列化的轮廓顶点;轮廓曲线的匹配,先采用角点距离矩阵进行粗匹配,排除了大部分不匹配的曲线对,再根据轮廓曲线所有顶点的曲率和挠率,采用改进的Hausdorff距离进行细匹配;最后,根据匹配的轮廓曲线,采用四元数法计算三维变换将碎块对齐,通过跨界切矢连续检测且误差最小的碎块对为最优匹配。在断裂面粗糙和光滑且材质不同的多个碎块上进行了实验,结果表明该算法能较好实现特征稀少或丰富的断裂面的匹配。

断裂面匹配;断裂面分割;轮廓曲线匹配;跨界切矢连续检测

刚性物体破碎后形成若干任意形状的子物体,利用计算机实现破碎刚体的虚拟复原在文物保护、工业设计和医学等领域有着重要的应用价值,其中断裂面匹配是刚体复原中的关键技术。……