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基于拉普拉斯收缩的三维模型骨架提取算
法及其 Matlab 实现
冀伟杰，谢鑫，阮班停
*
（拉萨市第一中等职业技术学校） 5
作者简介：冀伟杰（1992-），男，中学教师，初级职称，主要研究方向：计算机图形学；通讯作者，无指
导导师. E-mail: jiweijie163@163.com
摘要：介绍了三维模型骨架的概念及其数学表达，介绍了几种常用三维模型骨架提取算法的
原理及适用性。选择基于拉普拉斯收缩的三维模型骨架提取算法进行了详细介绍，并采用
matlab 软件编程进行了算法实现，首先将输入的网格或点云文件统一转换为 off 或 txt 格式；
然后构造每个点的单环邻域，并以此为依据进行几何收缩，得到零体积的点集；最后通过拓10
扑细化将点集细化成一维曲线，并进行对中性处理，从而得到三维模型的骨架。
关键词：三维模型；骨架提取；拉普拉斯收缩；Matlab
中图分类号：TH164
3D skeleton extraction algorithm via Laplace contraction 15
and its realization in Matlab
JI Weijie, Xie Xin, Ruan Banting
(First Secondary vocational technical school of Lasa)
Abstract: In this paper, the concept of 3D skeleton model is introduced. Principle and applicability of
several common 3D skeleton extraction algorithms are introduced. The 3D skeleton extraction 20
algorithm via Laplace contraction is selected for detailed introduction and programming realization in
Matlab software. Input mesh or point cloud file was transformed into *.off or *.txt file format firstly,
then 1-ring neighbors of every point were created for Laplace contraction to obtain zero-volume point
set, which was topologically thined into unidimensional curves and centralized to generate a 3D
skeleton finally. 25
Key words: 3D model; skeleton extraction; Laplace contraction; Matlab
0 引言
从 20 世纪五六十年代至今，随着计算机性能及网络带宽的飞速发展，作为继音频、图30
像、视频之后的第四代数字媒体正得到越来越广泛的应用，其中最主要的表现形式就是三维
模型
[1]
。近年来，三维模型在各行各业均得到了广泛应用，对计算机三维模型的研究已成为
计算机图形领域的热点之一
[2]
。
由于三维模型的信息量很大，使得在许多应用中出现了模型占用存储空间过大、运行计
算负载过重等问题，严重限制了它的发展与应用，所以需要一种“紧凑”的表示方式来尽可能35
完整、全面地描述三维模型的结构特征信息。其中最常用的一种方式就是利用物体的曲线骨
架来简化描述三维模型
[3]
。骨架是图形几何形态的一种拓扑描述，能够直观地反映构件的形
状和拓扑特征，近年来在对象识别与表示、工业零件检测、医学图像分析、三维数据压缩、
物体特征识别与跟踪、三维表面重建、自动导航及可视化等领域得到了广泛应用。
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