基于球面调和的三维模型检索系统研究与实现
随着三维模型获取技术、三维图形建模方法以及计算机硬件技术的发展,三维模型的应用领域也越来越广泛。三维模型在数量上迅速增长,并且形成了诸多越来越庞大的三维模型数据库。由于构建一个新的三维模型十分费时费力,因此对已有的三维模型进行复用就变得越来越重要。为了充分利用已有的模型资源,研究和开发三维模型搜索引擎帮助用户快速、准确地从模型数据库中检索出自己所需的三维模型,是一个迫切需要解决的问题。基于内容的三维模型检索技术直接利用三维模型特征来建立索引并完成检索。对不同的模型进行分类和检索的实质是如何确定不同模型之间的相似性,核心问题是如何从已有模型提取特征以便于对模型的几何或拓扑特性进行量化的描述。
一个完整的基于内容的三维模型检索系统通常包括特征提取、相似性匹配、索引结构、查询接口等几方面。其中,模型的特征提取至关重要,因此三维模型形状特征提取是三维模型检索研究中的一个需要首要解决的关键技术。本文总结分析了基于内容三维模型检索的主要过程和所用到的关键技术,选取并实现基于球面调和分析的三维模型检索算法作为研究点,设计实现了基于球面调和分析的三维模型检索系统,主要包括一下内容:
首先,对基于内容的三维模型检索技术的国内外研究现状、研究内容和采用的关键进行全面的分析总结,确定本文研究的方法和手段。采用球面调和分析的方法对三维模型进行特征提取,其主要优点是能够将三维模型特征向量由空域空间转换为频域空间,降低坐标旋转对三维模型检索的影响,避免对模型进行旋转归一化预处理；此外,根据提取特征向量的特征采用基于距离的特征匹配方法作为三维模型之间比较的依据,能够简洁的确定模型之间的相似度。
其次,本文对基于球面调和分析的三维模型检索算法进行了部分改进。利用球面上经纬线的交点对三维模型表面采样,在三维模型表面的采样点处根据采样点到三维模型中心的距离和方向信息定义三维模型表示函数,将模型函数进行球面调和分析得到用于三维模型匹配的特征向量。所提出模型函数包含模型的信息较多,并且受模型表面噪声影响较少,提高了三维模型特征向量对噪声的鲁棒性,综合检索性能较高。
最后,设计实现了基于球面调和分析的三维模型检索系统。开发的三维模型检索系统是一个单机版的检索系统,用户通过检索界面采用示例查询的方式进行三维模型检索,即用户通过选择数据库中存在的三维模型进行查询。系统中的三维模型、三维模型的二维缩略图以及三维模型信息采用文件方式存放,依靠操作系统的文件管理功能进行管理。特征数据库中的特征是通过特征提取模块预先提取好的。
三维模型检索;球面调和;特征提取;特征匹配;相似度计算
中国海洋大学
硕士
计算机技术
解翠
2010
中文
TP391.4
63
2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）