技術(shù)特征：

1.一種花朵開放過程的重建方法，其特征在于，包括：

采集整個(gè)花朵開放過程的四維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

從所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)中選擇一幀包括所有花瓣信息的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并根據(jù)所選點(diǎn)云數(shù)據(jù)創(chuàng)建花朵網(wǎng)格模板，其中所述花朵網(wǎng)格模板包括多個(gè)花瓣網(wǎng)格模板；

基于所述花朵網(wǎng)格模板與所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，驅(qū)動(dòng)所述花朵網(wǎng)格模板進(jìn)行網(wǎng)格形變以跟蹤所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)，分別得到每一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板，其中，在網(wǎng)格形變過程中對(duì)各花瓣網(wǎng)格模板進(jìn)行形狀約束、碰撞約束和固定根約束；

將得到的所有花朵網(wǎng)格模板按照花朵開放的順序排列，得到花朵開放的動(dòng)態(tài)過程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述花朵網(wǎng)格模板與所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，驅(qū)動(dòng)所述花朵網(wǎng)格模板進(jìn)行網(wǎng)格形變以跟蹤所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)，分別得到每一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板，包括：

針對(duì)所選點(diǎn)云數(shù)據(jù)及其之前的各幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)，從后往前逐幀執(zhí)行步驟A1和步驟A2，直到得到所選點(diǎn)云數(shù)據(jù)之前的每一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板；

步驟A1，根據(jù)當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板的幾何特征，對(duì)所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)的上一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，得到花朵網(wǎng)格模板與所述上一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

步驟A2，基于所述上一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)和所述對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板進(jìn)行網(wǎng)格形變，得到與所述上一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)所展現(xiàn)的幾何形態(tài)一致的花朵網(wǎng)格模板；

和/或，

針對(duì)所選點(diǎn)云數(shù)據(jù)及其之后的各幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)，從前往后逐幀執(zhí)行步驟B1和步驟B2，直到得到所選點(diǎn)云數(shù)據(jù)之后的每一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板；

步驟B1，根據(jù)當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板的幾何特征，對(duì)所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)的下一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，得到花朵網(wǎng)格模板與所述下一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

步驟B2，基于所述下一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)和所述對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板進(jìn)行網(wǎng)格形變，得到與所述下一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)所展現(xiàn)的幾何形態(tài)一致的花朵網(wǎng)格模板。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，

對(duì)于從后往前逐幀處理的情況，根據(jù)當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板的幾何特征，對(duì)所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)的上一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，包括：

針對(duì)所述上一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的每個(gè)采集點(diǎn)，分別計(jì)算該采集點(diǎn)到所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板中每個(gè)花瓣網(wǎng)格模板的距離；

將該采集點(diǎn)對(duì)應(yīng)的距離值由大到小進(jìn)行排序，選取排在最后的兩個(gè)距離值，并計(jì)算這兩個(gè)距離值的比值；

如果比值小于預(yù)設(shè)閾值，確定該采集點(diǎn)屬于最小距離值對(duì)應(yīng)的花瓣網(wǎng)格模板；

如果比值大于或等于所述預(yù)設(shè)閾值，確定該采集點(diǎn)不屬于任何花瓣網(wǎng)格模板；

對(duì)于從前往后逐幀處理的情況，根據(jù)當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板的幾何特征，對(duì)所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)的下一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，包括：

針對(duì)所述下一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的每個(gè)采集點(diǎn)，分別計(jì)算該采集點(diǎn)到所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板中每個(gè)花瓣網(wǎng)格模板的距離；

將該采集點(diǎn)對(duì)應(yīng)的距離值由大到小進(jìn)行排序，選取排在最后的兩個(gè)距離值，并計(jì)算這兩個(gè)距離值的比值；

如果比值小于預(yù)設(shè)閾值，確定該采集點(diǎn)屬于最小距離值對(duì)應(yīng)的花瓣網(wǎng)格模板；

如果比值大于或等于所述預(yù)設(shè)閾值，確定該采集點(diǎn)不屬于任何花瓣網(wǎng)格模板。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，分別計(jì)算該采集點(diǎn)到所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板中每個(gè)花瓣網(wǎng)格模板的距離，包括：

針對(duì)每個(gè)花瓣網(wǎng)格模板，計(jì)算該采集點(diǎn)到該花瓣網(wǎng)格模板中每個(gè)頂點(diǎn)的距離，并計(jì)算最近距離，將該最近距離作為該采集點(diǎn)到該花瓣網(wǎng)格模板的距離。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，得到花朵網(wǎng)格模板與點(diǎn)云數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，包括：

針對(duì)每一個(gè)花瓣網(wǎng)格模板，計(jì)算該花瓣網(wǎng)格模板上的每一個(gè)頂點(diǎn)與屬于該花瓣網(wǎng)格模板的每一個(gè)采集點(diǎn)之間的匹配概率，花朵網(wǎng)格模板和所有采集點(diǎn)之間的匹配概率用關(guān)聯(lián)矩陣Z表示，關(guān)聯(lián)矩陣Z中的元素Z_ij∈[0,1]；

其中，m_i表示花朵網(wǎng)格模板M上的第i個(gè)頂點(diǎn)，m_i屬于第k個(gè)花瓣網(wǎng)格模板，第k個(gè)花瓣網(wǎng)格模板用M^k表示，Q^k表示與M^k對(duì)應(yīng)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，q_j表示點(diǎn)云數(shù)據(jù)Q中的第j個(gè)采集點(diǎn)，p(q_j|m_i)為似然概率，表示在花朵網(wǎng)格模板M的頂點(diǎn)m_i下觀測(cè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)Q的采集點(diǎn)q_j的概率。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對(duì)所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板進(jìn)行網(wǎng)格形變，包括：

采用期望最大化迭代算法求解最大后驗(yàn)估計(jì)的能量方程：

arg min(-log p(M|Q,Z)-log p(M))；

對(duì)于從后往前逐幀處理的情況，求解該能量方程得到所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板中各頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)于上一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)的新位置；

對(duì)于從前往后逐幀處理的情況，求解該能量方程得到所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板中各頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)于下一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)的新位置；

其中，-log p(M|Q,Z)為數(shù)據(jù)項(xiàng)，表示花朵網(wǎng)格模板M與點(diǎn)云數(shù)據(jù)Q之間的符合程度；關(guān)聯(lián)矩陣Z表示花朵網(wǎng)格模板M和所有采集點(diǎn)之間的匹配概率；p(M|Q,Z)為似然概率，表示在花朵網(wǎng)格模板M下觀測(cè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)Q的概率；-log p(M)為花朵網(wǎng)格模板的先驗(yàn)項(xiàng)，表示花朵網(wǎng)格模板M自身的約束；p(M)為先驗(yàn)概率，表示花朵網(wǎng)格模板M自身約束的出現(xiàn)概率。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)項(xiàng)的表達(dá)式為：

-log p(M|Q,Z)＝∑_kw₁D(Q^k,M^k)，

其中，w₁表示數(shù)據(jù)項(xiàng)的權(quán)重，M^k表示第k個(gè)花瓣網(wǎng)格模板，Q^k表示第k個(gè)花瓣網(wǎng)格模板M^k對(duì)應(yīng)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，D(Q^k,M^k)表示第k個(gè)花瓣網(wǎng)格模板M^k與其對(duì)應(yīng)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)Q^k的距離函數(shù)，m_i表示花朵網(wǎng)格模板M上的第i個(gè)頂點(diǎn)，且該頂點(diǎn)屬于第k個(gè)花瓣網(wǎng)格模板M^k；q_j表示點(diǎn)云數(shù)據(jù)Q中的第j個(gè)采集點(diǎn)，且該采集點(diǎn)屬于Q^k；Z_ij表示網(wǎng)格模板M上的第i個(gè)頂點(diǎn)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)Q中的第j個(gè)采集點(diǎn)之間的匹配概率。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述先驗(yàn)項(xiàng)包括：形狀約束E_shape、碰撞約束E_collision和固定根約束E_root，其中，所述形狀約束用于對(duì)所述花瓣網(wǎng)格模板進(jìn)行幾何形狀上的約束，所述碰撞約束用于保證各花瓣網(wǎng)格模板之間不發(fā)生交叉碰撞，所述固定根約束用于保證花瓣網(wǎng)格模板擁有固定根底部；

所述先驗(yàn)項(xiàng)的表達(dá)式為：-log p(M)＝E_shape+E_collision+E_root。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述形狀約束E_shape的表達(dá)式為：

$E_{shape}=w_2{\mathrm{\Σ}}_i{\mathrm{\Σ}}_{j\∈N\left(i\right)}{c}_{ij}\left|\right|(m_i-m_j)-R_i({\tilde{m}}_i-{\tilde{m}}_j)|{|}^2,$

其中，w₂表示形狀約束的權(quán)重，N(i)表示在花朵網(wǎng)格模板M上與第i個(gè)頂點(diǎn)相鄰的頂點(diǎn)集合，c_ij表示第i個(gè)頂點(diǎn)和第j個(gè)頂點(diǎn)組成的邊的權(quán)重，R_i表示第i個(gè)頂點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)矩陣，表示頂點(diǎn)m_i形變前的位置，表示頂點(diǎn)m_j形變前的位置，||·||²表示歐式距離。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述碰撞約束E_collision的表達(dá)式為：

$E_{collision}=w_3{\mathrm{\Σ}}_{m_i\∈S_c}\left|\right|m_i-{\stackrel{\‾}{m}}_i|{|}^2,$

其中，w₃表示碰撞約束的權(quán)重，S_C表示發(fā)生碰撞的頂點(diǎn)的集合，表示頂點(diǎn)m_i避免碰撞的新位置，||·||²表示歐式距離。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述固定根約束E_root的表達(dá)式為：

$E_{root}=w_4\underset{m_i\∈S_R}{\Σ}\left|\right|m_i-{\tilde{m}}_i|{|}^2,$

其中，w₄表示固定根約束的權(quán)重，S_R表示根節(jié)點(diǎn)的集合，表示頂點(diǎn)m_i形變前的位置。

12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，采用期望最大化迭代算法求解最大后驗(yàn)估計(jì)的能量方程，包括：

針對(duì)花朵網(wǎng)格模板的每一個(gè)頂點(diǎn)，求解形狀約束中的旋轉(zhuǎn)矩陣R_i以及碰撞約束中頂點(diǎn)m_i避免碰撞的新位置將最大后驗(yàn)估計(jì)的能量方程轉(zhuǎn)化成線性方程，求解頂點(diǎn)的新位置；

迭代上述求解過程直至收斂，得到花朵網(wǎng)格模板的新位置。

13.一種花朵開放過程的重建裝置，其特征在于，包括：

數(shù)據(jù)采集單元，用于采集整個(gè)花朵開放過程的四維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

模板創(chuàng)建單元，用于從所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)中選擇一幀包括所有花瓣信息的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并根據(jù)所選點(diǎn)云數(shù)據(jù)創(chuàng)建花朵網(wǎng)格模板，其中所述花朵網(wǎng)格模板包括多個(gè)花瓣網(wǎng)格模板；

驅(qū)動(dòng)形變單元，用于基于所述花朵網(wǎng)格模板與所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，驅(qū)動(dòng)所述花朵網(wǎng)格模板進(jìn)行網(wǎng)格形變以跟蹤所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)，分別得到每一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板，其中，在網(wǎng)格形變過程中對(duì)各花瓣網(wǎng)格模板進(jìn)行形狀約束、碰撞約束和固定根約束；

展示單元，用于將得到的所有花朵網(wǎng)格模板按照花朵開放的順序排列，得到花朵開放的動(dòng)態(tài)過程。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)形變單元包括：

第一驅(qū)動(dòng)模塊，用于針對(duì)所選點(diǎn)云數(shù)據(jù)及其之前的各幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)，從后往前逐幀觸發(fā)第一分割模塊和第一形變模塊，直到得到所選點(diǎn)云數(shù)據(jù)之前的每一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板；

第一分割模塊，用于根據(jù)當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板的幾何特征，對(duì)所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)的上一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，得到花朵網(wǎng)格模板與所述上一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

第一形變模塊，用于基于所述上一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)和所述對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板進(jìn)行網(wǎng)格形變，得到與所述上一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)所展現(xiàn)的幾何形態(tài)一致的花朵網(wǎng)格模板；

第二驅(qū)動(dòng)模塊，用于針對(duì)所選點(diǎn)云數(shù)據(jù)及其之后的各幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)，從前往后逐幀觸發(fā)第二分割模塊和第二形變模塊，直到得到所選點(diǎn)云數(shù)據(jù)之后的每一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板；

第二分割模塊，用于根據(jù)當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板的幾何特征，對(duì)所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)的下一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，得到花朵網(wǎng)格模板與所述下一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

第二形變模塊，用于基于所述下一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)和所述對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的花朵網(wǎng)格模板進(jìn)行網(wǎng)格形變，得到與所述下一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)所展現(xiàn)的幾何形態(tài)一致的花朵網(wǎng)格模板。