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《哈尔滨工业大学》 2007年
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基于自然语言处理的空间概念建模研究

李晗静  
【摘要】: 空间概念建模是文景转换研究中一个十分基本的问题。研究自动、有效的自然语言描述空间概念建模方法,对于自然语言理解及文景转换研究具有重要的理论意义和实用价值。本文以自然语言描述空间关系为研究对象,提出了一整套基于自然语言描述的空间概念建模方案。作为概念建模的一个重要环节,研究了空间本体库构建以及空间关系抽取技术。在此基础上,研究并且实现了基于两步法的物体空间摆放。基于t检验的目测评价方法对空间概念建模原型系统的场景进行了评价,验证了小规模空间本体库的有效性,以及本文提出的基于自然语言描述空间概念建模方案的可行性和重要价值。 具体地讲,本文从如下几个方面进行了研究: 1.研究了空间本体库构建技术。分析了空间本体库构建需要解决的关键问题,提出了基于SUMO的空间本体概念、关系定义以及基于半自动化实例获取方法,有效的解决了本体实例化以及间接相关问题。在此基础上,综合利用汉语语义库、图形资源构建了小规模的空间本体库。 2.研究了篇章级空间关系抽取技术。分析了目前信息抽取方法特点以及待解决问题,提出了基于线性分类器的空间关系抽取方法。提出汉语描述空间关系的形式化描述,以及抽象空间关系抽取为二值分类问题。在词性标注的基础上,结合词性、空间语义等特征,分层次地实现了篇章级空间关系抽取。该方法充分利用了汉语词性标注研究成果,避开了汉语句法分析以及语义分析的难题,有效地实现了空间认知概念的抽取,同时保证了正确率。 3.在小规模空间本体库基础上研究了物体空间摆放方法。分析了目前概念建模方法特点以及待解决关键问题,提出基于区域确定实现物体空间摆放方法。区域确定是基于小规模空间本体库和聚类策略确定实体摆放区域方法,平滑地实现定性信息到定量信息的转换,离散自然语言系统到连续图形系统的过渡,同时有效地缩小了物体摆放搜索空间。以此为前提,提出基于最优保持简单遗传算法的物体精确摆放方法,该方法保证了搜索全局最优性。该方法有效地降低了问题难度,同时保证了物体空间摆放的合理性,为概念建模提出了一个崭新的思路。 4.建立了基于自然语言描述的空间概念建模原型系统。探讨了空间概念建模系统的基本框架、理解可视化流程,以及提出了基于t检验目测评价方案。基于t检验目测评价方法,通过对系统可视化场景的评价验证了基于自然语言描述的空间概念建模方案的有效性和可行性。
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