论文题目: 三维模型几何相似性比较的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 计算机科学与技术
作者: 章志勇
导师: 潘志庚,张明敏
关键词: 多媒体检索,三维模型检索,形状匹配,视觉匹配,拓扑匹配,三维模型检索系统
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着三维技术的迅速发展,三维模型检索在人们日常生活、CAD/CAM、计算机动画设计中均有着广泛的应用,并且它已成为MPEG7标准模型的一个重要研究部分,如何在大量的三维模型中高效地检索需要的模型已经成为一个迫切需要解决的问题。目前,基于关键词的三维模型检索方法已经无法满足设计和使用的要求,而基于内容的三维模型检索技术则突破了传统的关键字检索的局限,直接利用三维模型特征来建立索引和完成检索,其主要特点是:客观性、信息特征检索及高速检索。 三维模型几何相似性比较算法是基于内容的三维模型检索系统的一个主要研究方向。迄今为止,人们提出了诸多三维模型几何相似性比较算法,这些算法可以大致分为三类:一类是基于轮廓形状的几何相似性比较算法,通过计算三维模型顶点和网格的分布特征来比较三维模型的几何相似性;一类是基于拓扑形状的三维模型几何相似性比较算法,通过计算三维模型的拓扑结构特征来比较三维模型的几何相似性;一类是基于视觉的三维模型几何相似性比较算法,通过计算三维模型的视觉特征来比较三维模型的几何相似性。对于三维模型检索系统,三维模型几何相似性比较算法要有较好的可计算性,即对各种类型的三维模型没有特殊要求,具有较好的噪声鲁棒性,较好的网格简化鲁棒性,以及三维模型的坐标系旋转鲁棒性。 三维模型坐标系旋转归一化是三维模型检索系统的一个重要问题,不同坐标系下的同一个模型,其相似度应该相同。现有文献在计算三维模型的几何特征之前通常首先使用K-L变换对三维模型的坐标系方向进行归一化预处理。我们通过K-L变换原理证明了K-L变换对三维模型坐标系旋转归一化是不稳定的,并且对三维模型的网格简化和模型噪声的鲁棒性较差。对此,我们进行了大量的实验分析,实验结果与我们的推导分析过程相吻合。此外,由于具有各向同性的三维模型能提高三维模型几何相似性比较算法的准确性,因此可以提高三维模型检索系统的检索准确性。我们对三维模型各向同性预处理进行了详细分析,并且给出了改进的各向同性预处理。 人们经常通过比较三维模型的外观比较来获得三维模型之间的相似性,这是基于视觉的三维模型几何相似性比较算法的基础,也是三维模型检索系统颇为重要的几何相似性比较算法之一。我们对这类算法进行了深入地研究,提出了一种高效的基于视觉的三维模型几何相似性比较算法。首先计算三维模型的深度透视投影,然后计算投影图像的拓扑结构特征和亮度分布特征,最后通过视觉图像的
论文目录:
独创性声明
摘要
ABSTRACT
第一章 三维模型检索系统发展与现状
1．1 通用领域三维模型检索系统
1．1．1 通用领域三维模型检索系统现状
1．1．2 通用领域三维模型检索系统特点
1．1．3 通用领域三维模型检索系统发展趋势
1．2 专业领域三维模型检索系统
1．2．1 生物分子模型检索系统
1．2．2 机械零件模型检索系统
1．2．3 地形匹配检索系统
1．3 其他多媒体检索系统
1．3．1 文本检索系统
1．3．2 图像检索系统
1．4 本文的主要工作
第二章 三维模型几何相似性比较算法综述
2．1 基于轮廓的几何相似性比较算法
2．1．1 基于统计直方图的算法
2．1．2 基于扩展高斯图像的算法
2．1．3 基于函数分析的算法
2．1．4 其他基于轮廓的几何相似性比较算法
2．2 基于拓扑结构的几何相似性比较算法
2．2．1 基于Reeb图的几何相似性比较算法
2．2．2 基于中轴线的几何相似性比较算法
2．3 基于视觉的几何相似性比较算法
2．4 小结
第三章 三维模型几何相似性比较预处理
3．1 三维模型预处理
3．2 坐标系归一化预处理
3．2．1 坐标系原点归一化
3．2．2 坐标系比例归一化
3．2．3 坐标系旋转归一化
3．3 三维模型各向同性变换
3．3．1 各向同性变换原理
3．3．2 各向同性变换实验
3．3．3 各向同性变换预处理检索实验
3．4 小结
第四章 基于透视投影的三维模型几何相似比较算法
4．1 三维模型的视觉图像
4．1．1 三维模型的视觉图像
4．1．2 人对视觉图像的理解
4．2 视觉图像特征计算
4．2．1 视觉图像的拓扑结构特征计算
4．2．2 视觉图像亮度分布特征
4．3 算法主要步骤
4．3．1 透视投影图像计算
4．3．2 透视投影变换视点布置
4．3．3 三维模型相似度计算
4．3．4 算法主要步骤
4．4 实验分析
4．4．1 视点密度实验分析
4．4．2 透视角度实验分析
4．4．3 不同算法对比实验分析和算法鲁棒性实验分析
4．4．4 各向同性预处理实验分析
4．5 小结
第五章 基于球面调和的多尺度三维模型几何相似性比较
5．1 相关工作
5．1．1 检索实验分析
5．1．2 各向同性预处理检索实验分析
5．2 基于球面调和的多尺度几何相似性比较
5．2．1 球面调和分析特征向量
5．2．2 多尺度三维模型几何相似性比较
5．3 检索实验分析
5．3．1 检索实验分析
5．3．2 算法鲁棒性实验分析
5．3．3 各向同性预处理检索实验分析
5．4 基于球面调和的灰度图像相似性比较
5．4．1 平面图像到球面图像的映射
5．4．2 图像相似性比较实验分析
5．5 小结
第六章 总结与展望
参考文献
作者攻博期间论文发表和录用情况
致谢
发布时间: 2006-02-08
参考文献
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