論文基于二維投影的三維模型檢索方法研究

1、摘要摘要3D數(shù)據(jù)獲取技術(shù)、圖形硬件、三維數(shù)據(jù)模型和可視化技術(shù)的發(fā)展，致使3D模型的增多。三維掃描技術(shù)與造型工具的日益普及，擴(kuò)展了可供使用的三維模型數(shù)據(jù)庫：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)張增強(qiáng)了人們獲取分散存儲的三維模型的能力，并為有效傳播高質(zhì)量模型創(chuàng)造了條件，因此研究一種自動的、對用戶友好的三維模型的檢索技術(shù)成為一個重要的課題。對于基于內(nèi)容的3D模型檢索系統(tǒng)，最根本的問題是選取恰當(dāng)?shù)奶卣鱽韰^(qū)別不同的形狀，以用來有效的索引相似的文件數(shù)據(jù)。3D模型檢索方法可

2、大致的分為3類：①基于外形的低層方法；②基于結(jié)構(gòu)的高層方法；③基于視角的方法?；谕庑蔚牡蛯臃椒▏L試通過幾何和拓?fù)涞膶傩悦枋?D模型的形狀，外形可以是由單獨向量組成的一些外形參數(shù)的固定數(shù)值或一系列外形參數(shù)的分布范圍；基于結(jié)構(gòu)的高層方法嘗試把3D模型分解成一系列關(guān)鍵部分，并提煉出這些部分的幾何關(guān)系；基于視角的方法通過一系列從不同角度的二維投影來得出三維模型的外觀。在對已有三維模型檢索技術(shù)的進(jìn)行系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，本篇論文提出了一種基于二維投

3、影的三維模型檢索方法，用以3D模型檢索。此方法是以常量去轉(zhuǎn)化并評價3D模型，并且它對于旋轉(zhuǎn)是穩(wěn)定的。實驗數(shù)據(jù)顯示，對于一些類型的三維模型，提出的基于二維投影的方法有著良好的查全率和查準(zhǔn)率，是行之有效的方法之一。關(guān)鍵詞：三維模型檢索；基于二維投影；特征提??；相似度計算據(jù)庫中找到適合的多媒體信息，檢索是一種必要的技術(shù)手段。三維模型檢索的思想起源于三維模型識別，三維模型匹配以及基于內(nèi)容的模型檢索。在基于內(nèi)容的三維模型檢索領(lǐng)域，國外開展得比較早

4、1997—1998年，加拿大國家研究院(NationalResearchCouncil)的Paquet等最早對基于內(nèi)容的三維模型檢索技術(shù)進(jìn)行了理論和算法的研究H1。自1999年以后，美國，德國，日本等國的研究人員相繼投身于這個研究，如美國的普林斯頓大學(xué)(PrincetonUniversity)、華盛頓大學(xué)(WashingtonUniversity)、布朗大學(xué)(BrownUniversity)、卡耐基梅隆大學(xué)(CarbegieMellon

5、University)，德國的慕尼黑大學(xué)(MunichUniversity)、波恩大學(xué)(BonnUniversity)，日本的IBM東京研究所，陸續(xù)提出了一些基于內(nèi)容的領(lǐng)域三維模型檢索系統(tǒng)，使三維模型檢索成為比較活躍的研究領(lǐng)域。但是，總的來說，目前對三維模型檢索同其他的多媒體數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)一樣，可以分為基于文本的檢索和基于內(nèi)容的檢索。大多數(shù)的商用多媒體檢索系統(tǒng)使用基于文本的關(guān)鍵詞搜索來幫助用戶尋找想得到的多媒體文件信息。為了促進(jìn)搜索的準(zhǔn)確

6、性，多媒體數(shù)據(jù)庫的管理人員需主要憑經(jīng)驗給多媒體數(shù)據(jù)注釋易挑選的關(guān)鍵詞。如果數(shù)據(jù)庫非常龐大，則費時費力卻難以完成任務(wù)。此外，恰當(dāng)?shù)年P(guān)鍵詞因人而異。通常最普遍的方法是從文件名、標(biāo)題、上下文中提取關(guān)鍵詞(如WwWgo091ecom，wWWbaiducom檢索系統(tǒng))。然而，當(dāng)文件名不知所云(如abcdbmp，ni0001avi)，或毫無特點(如backgroⅢldwav)時，這種方法顯然無效，因此，開發(fā)基于多媒體數(shù)據(jù)內(nèi)容自動而有效的檢索系統(tǒng)已經(jīng)

7、成為一個重要的需求。基于形狀的三維模型檢索是指直接根據(jù)描述對象的形狀特征進(jìn)行檢索，它能從數(shù)據(jù)庫中查找到具有指定特征或含有特定內(nèi)容的三維數(shù)據(jù)。面對日漸迫切的需要，已經(jīng)有一些網(wǎng)站提供對三維模型的檢索與下載服務(wù)，但由于主要應(yīng)用的是文本關(guān)鍵字檢索和目錄瀏覽等手段，難以對復(fù)雜的模型進(jìn)行充分描述，在這種情況下，對于三維模型進(jìn)行有效檢索方面的研究越來越受到人們的重視，很多研究機(jī)構(gòu)開始對基于內(nèi)容的三維模型檢索系統(tǒng)進(jìn)行研究，并取得了一定的進(jìn)展。目前已經(jīng)開

8、發(fā)出一些實驗性的三維模型檢索系統(tǒng)。13論文組成部分介紹論文組成部分介紹在下面章節(jié)，在第二章對三維模型檢索技術(shù)的形成與發(fā)展做了概述。在第三章討論了目前較常用的一些三維模型特征提取技術(shù)。在第四章，介紹了提出的一種三維模型特征提取方法，此方法稱為基于二維投影的三維模型檢索方法，并對實驗結(jié)果做出了分析比較。第二章第二章三維模型檢索技術(shù)概述21二維圖像檢索二維圖像檢索物體之間形狀相似性的比較，可以追溯到早期基于形狀的圖像檢索：提取圖像中感興趣物體

9、的輪廓或區(qū)域，采用不同方法描述其形狀特征，將問題簡化為形狀特征的比較。借助于計算機(jī)視覺技術(shù)，人們可以定義多種二維形狀表示方法和相似性度量。二維形狀表示大致分為三類：特征向量法、變換形狀方法與關(guān)系方法。具體選擇哪一種表示方法取決于應(yīng)用的要求，如目標(biāo)形狀的特征點，是否允許遮擋與形變的存在，噪聲強(qiáng)弱，以及索引難易程度等。上述形狀描述方法無法直接擴(kuò)展應(yīng)用在三維模型上，主要原因是他們要求為連續(xù)曲線(或平面上區(qū)域的邊界)存在標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)化表示。對于任意