南京信息工程大学张腾获国家专利权
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龙图腾网获悉南京信息工程大学申请的专利一种基于球面Transformer的多模态表面数据处理优化系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120997452B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511495366.5,技术领域涉及:G06T17/20;该发明授权一种基于球面Transformer的多模态表面数据处理优化系统是由张腾;叶恒辉;李宇婷设计研发完成,并于2025-10-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于球面Transformer的多模态表面数据处理优化系统在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于球面Transformer的多模态表面数据处理优化系统,包括图像采集及预处理模块、球面均匀对称网格面生成模块、球面卷积及池化模块、球面Transformer模块、球面上采样及下采样模块,以及应用分析模块;所述图像采集及预处理模块用于分割感兴趣区及表面曲面重建,完成刚性配准,在曲面顶点提取特征;所述应用分析模块集成球面卷积及池化模块、球面Transformer模块和球面上采样及下采样模块,建立球面自编码器模型、分割模型和分类模型,用于目标识别、风险预测或异常检测任务。本发明能够捕捉传统CNN难以提取的复杂模式,基于跨模态注意力机制提升多源特征互补性,实现高效多源数据融合。
本发明授权一种基于球面Transformer的多模态表面数据处理优化系统在权利要求书中公布了:1.一种基于球面Transformer的多模态表面数据处理优化系统,其特征在于,包括图像采集及预处理模块、球面均匀对称网格面生成模块、球面卷积及池化模块、球面Transformer模块、球面上采样及下采样模块,以及应用分析模块; 所述图像采集及预处理模块用于分割感兴趣区及表面曲面重建,在统一坐标系下完成刚性配准,并在曲面顶点提取特征; 所述球面均匀对称网格面生成模块基于图像采集及预处理模块得到的曲面,将曲面形变为标准空间中的单位球面,再使用一阶和二阶细分正二十面体方法将单位球面重采样为均匀且高度对称的图形结构,并通过自然邻域插值和径向基函数插值对曲面特征进行重采样; 所述球面卷积及池化模块基于球面均匀对称网格面生成模块获得的均匀对称网格面,利用球面几何关系定义球面卷积,并基于细分正二十面体的递归过程建立球面池化方法; 所述球面Transformer模块基于球面均匀对称网格面生成模块将球面图形划分为均匀的球面图形块,构建球面Transformer模型,并基于跨模态注意力机制构建球面跨模态Transformer模型; 所述球面上采样及下采样模块基于球面均匀对称网格面生成模块中正二十面体细分法的递归过程,实现球面图形块的分裂与合并,从而实现上下采样; 所述应用分析模块集成球面卷积及池化模块、球面Transformer模块和球面上采样及下采样模块,建立球面自编码器模型、分割模型和分类模型,用于目标识别、风险预测或异常检测任务; 所述球面均匀对称网格面生成模块具体执行如下步骤:基于S0曲面,将曲面拓扑形变为标准空间中的单位球面,形变过程中保持曲面顶点间的相对间距和三角形面片的几何形状在误差范围内不超过预定阈值; 利用曲面间配准将球面形变至标准空间,并缩放为单位球面,即为标准球面S2,再使用细分正二十面体方法将单位球面重采样为均匀且高度对称的图形结构; 所述细分正二十面体方法是一种通过递归几何分割将正二十面体逼近球体的算法,能够在球面上获得均匀分布且对称的顶点,正二十面体是由20个正三角形面、12个顶点和30条棱构成的高度对称的柏拉图多面体,12个顶点均位于正二十面体的外接球面,由以下三组对称点组成: 0,±1,±φ,±1,±φ,0,±φ,0,±1, 其中φ为黄金比例,归一化后所有顶点均位于标准球面S2; 使用一阶正二十面体细分法和二阶正二十面体细分法在标准球面重建均匀对称网络: 所述一阶正二十面体细分法包括:对所有棱取中点,对所有面连接新增的中点将原始正三角形面分割为4个正三角形面,然后将新增的中点坐标归一化,使新增的中点落在标准球面上;进行单次一阶细分法后,面的数量S增加为4×S,棱的数量E增加为2×E+3×S,点的数量V增加为V+E; 所述二阶正二十面体细分法包括:设棱长为a,取距离已有顶点距离dist=2×sinarcsina23的点,并取正三角形中心点,将每个正三角形面划分为9个小正三角形,将新增点的坐标归一化,使新增点落在标准球面上;进行单次二阶细分法后,面的数量S增加为9×S,棱的数量E增加为3×E+9×S,点的数量V增加为V+2×E+S; 应用一阶正二十面体细分法和二阶正二十面体细分法两次以上或交替应用一阶正二十面体细分法和二阶正二十面体细分法两次以上,并设定最后一次应用二阶正二十面体细分法; 获取球面均匀对称网格后,应用自然邻域插值或径向基函数插值法对图像采集及预处理模块提取的特征进行插值; 所述自然邻域插值包括:对球面上的原始采样点集计算球面沃罗诺伊Voronoi图,第i个原始采样点pi的Voronoi单元Vi包含球面上距离pi最近的顶点,i取值为1~n,其中x表示球面上的任意一个顶点; dg表示测地线距离;将正二十面体细分法获取的球面顶点q加入点集P并重新计算Voronoi图,并识别球面顶点q的Voronoi单元Vq;所有满足的原始顶点称为顶点q的自然邻域,计算自然邻域顶点对顶点q的贡献权重其中Area表示面积;顶点q的特征值fq由顶点q的自然邻域内原始采样点pi的特征值fpi进行加权求和计算获得,fq=∑wiqfpi,所述特征值fpi表征原始采样点pi所在位置的局部物理或生理属性,且在进行插值前已被确定; 所述径向基函数插值法包括:对正二十面体细分法获取的任一球面顶点q,取顶点q邻域内的原始采样点pi,使得dgq,pi≤2σ,其中,σ为高斯核函数的标准差;基于高斯核函数计算权重其中exp表示自然指数函数;顶点q的特征值fq为邻域内原始采样点pi的特征值fpi的加权平均数; 其中,
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