收藏本站
《上海交通大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于内容的三维模型检索关键技术研究

王家乐  
【摘要】: 近年来由于计算机图形学技术的进步,三维模型的数量呈爆炸性增长。为了帮助人们有效地管理和访问大量三维模型,研究三维模型检索方法和检索系统势在必行。 基于内容的三维模型检索技术是从三维数据内容出发,利用算法自动从模型中提取出能描述其外观的特征信息,并用一种紧凑的数据结构(特征描述符)来表达这种特征。特征描述符提取是三维模型检索系统的核心部分;另外,查询接口和相关反馈机制也是三维模型检索系统的重要组成部分。本文从模型特征提取、查询接口和相关反馈机制这三个方面对三维模型检索系统展开研究,主要工作和贡献可以归纳为以下几点: (1)提出了分别适用于通用模型数据库和机械零件模型数据库的手绘草图查询接口构建方法。 查询接口在三维模型检索系统中占有很重要的地位,一个实用的检索系统应该拥有友好的查询接口。基于视图的特征描述符是实现手绘草图查询接口的基础,构建一个基于视图的特征描述符的关键步骤包括:确定投影方向、视图生成和相似性比较。本文对各种投影方向确定算法、视图生成和相似性比较方法进行研究。重点分析了两种旋转归一化算法和两种模型视图的检索性能,在此基础上给出分别适合于通用模型数据库和机械零件模型数据库的手绘草图查询接口构建方法:通用模型数据库采用PCA旋转归一算法和外轮廓图的检索性能最好,而MND旋转归一算法和轮廓图适用于机械零件模型数据库。 (2)提出了一种基于体素模型的特征提取算法,通过该算法得到的旋转不变性特征描述符比经典D2形状分布描述符具有更高的检索准确度。 基于视图的特征描述符虽然能够实现手绘草图查询接口,但是不具备旋转不变性,需对模型进行较复杂的旋转归一化预处理。另外,基于视图的特征提取方法是一种图像空间的算法,本质上是利用二维图像来衡量三维模型的相似性,而如何从三维对象本身提取特征的问题并未得到解答。本文提出了一种基于体素模型的旋转不变性特征描述符。由于体素模型包含模型的实体信息,并可将不规则的空间信号规则化,所以有利于形状分析和特征提取。本文先提出了一种将网格模型转化为体素模型的体素化算法,然后设计了两个基于体素模型的形状分布描述符D2V和DIR,它们均具有旋转不变性。D2V消除了经典D2的直方图计算会被高面积密度局部偏移的缺陷;DIR特征描述符统计表面体素之间线段在模型内外部的分布情况,得到一种不同于D2V的形状分布特征。组合DIR和D2V可获得更丰富的形状信息,提高了检索准确度。 (3)提出了两种相关反馈算法以提升三维模型特征描述符的检索性能。 相关反馈(Relevance Feedback)技术是帮助多媒体检索系统提高检索准确度的一种重要手段,近年来已逐渐被用于三维模型检索领域。本文设计了两个相关反馈算法,并将其应用于本文提出的特征描述符上。第一个算法利用用户反馈信息构建更加接近用户高层语义的查询。先建立起一个覆盖相关模型的包围球集合,然后在第二轮查询过程中用包围球和数据库中模型的特征向量进行匹配。由于包围球集合蕴含了用户语义,所以反馈后的查询准确度会得到提高。实验表明该算法能够有效地提高D2V特征描述符的检索准确度。第二个算法是利用反馈信息优化组合多个特征描述符,算法根据相关模型特征向量的分布密度来动态决定不同描述符的权值大小,实验表明此算法能较好地实现特征描述符的优化组合。 上述三个研究内容之间互相关联但又各有独立性。查询接口、模型特征提取、相关反馈机制是一个三维模型检索系统的主要组成模块,其中模型特征提取是基础,查询接口和反馈机制的设计依赖于特征提取算法;手绘草图查询接口实现用户输入的查询草图和模型视图之间的匹配;相关反馈机制是为了提高特征描述符的检索性能、缩小模型低层特征与用户查询之间的语义差异。 最后,本文给出研究结论,并对未来的工作做了展望。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李朋杰;面向三维模型检索的特征提取算法研究[D];北京邮电大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 黄哲人,祁国宁,顾新建;零件特性信息描述方法[J];成组技术与生产现代化;1997年01期
2 吴晓军 ,刘伟军 ,王天然 ,温佩芝;改进的基于欧氏距离测度网格模型体素化算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年04期
3 吴洪;卢汉清;马颂德;;基于内容图像检索中相关反馈技术的回顾[J];计算机学报;2005年12期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张娟;韩殿元;黄心渊;;自然背景下的梅花图像分割算法研究[J];北京林业大学学报;2012年03期
2 李轶鲲;闫浩文;孙建国;;分步式卫星图像检索[J];测绘科学;2009年06期
3 安晓亚;孙群;肖强;严薇;;一种形状多级描述方法及在多尺度空间数据几何相似性度量中的应用[J];测绘学报;2011年04期
4 闫玲博;蔡彬;;相关反馈技术在图像检索系统中的应用[J];太原城市职业技术学院学报;2009年03期
5 吕广宪;潘懋;王占刚;兰向荣;;基于GPU加速的高分辨率实体体素化研究[J];地理与地理信息科学;2007年01期
6 邰晓英;王李冬;巴特尔;;基于小波纹理、语义特征和相关反馈的医学图像检索[J];电路与系统学报;2007年04期
7 李金龙;王煦法;;基于散布矩阵分析的相关反馈算法及应用[J];电路与系统学报;2008年05期
8 闫俊斌;安利斌;;基于压缩域特征的音频检索技术[J];电脑开发与应用;2008年08期
9 宋麦玲;李欢;;一种基于HSV颜色空间的图像检索技术[J];电脑知识与技术(学术交流);2007年01期
10 刘恒;刘琳;马涛;;利用相关反馈技术的图像检索研究[J];电脑知识与技术(学术交流);2007年21期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 许相莉;张利彪;于哲舟;周春光;;基于商空间粒度计算的图像检索[A];第八届全国信息隐藏与多媒体安全学术大会湖南省计算机学会第十一届学术年会论文集[C];2009年
2 何新;赵亚琴;周献中;;基于多层次支持向量机分类树的音频分类方法[A];第一届建立和谐人机环境联合学术会议(HHME2005)论文集[C];2005年
3 孔超;张化祥;刘丽;;基于兴趣区域特征融合的半监督图像检索算法[A];山东计算机学会2013学术年会论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 邬俊;基于交互式语义推理的图像检索算法研究[D];大连海事大学;2010年
3 王晓松;复杂背景下树木图像提取研究[D];北京林业大学;2010年
4 赵玉凤;图像检索中自动标注技术的研究[D];北京交通大学;2009年
5 胡保坤;三维模型内容检索中的相关反馈和长期学习研究[D];浙江大学;2011年
6 俞凯;计算机书法若干关键技术研究[D];浙江大学;2010年
7 苏煜;基于SCF范式的在线P300脑机接口研究[D];浙江大学;2010年
8 夏丁胤;互联网图像高效标注和解译的关键技术研究[D];浙江大学;2010年
9 孙挺;三维模型特征提取技术研究[D];西北大学;2011年
10 许相莉;基于智能计算的图像检索算法研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周雪梅;基于颜色和形状特征的图像检索技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 刘晓飞;基于相关反馈的图像检索研究[D];大连理工大学;2010年
3 段德友;面向广告监测的视频指纹提取及匹配技术研究[D];湘潭大学;2010年
4 王小燕;基于纹理和形状的医学图像检索技术研究[D];河南理工大学;2010年
5 王水;基于视觉注意模型的图像检索技术研究[D];河南理工大学;2010年
6 毋小省;基于纹理谱特征的图像检索技术研究[D];河南理工大学;2010年
7 杜宇骁;信封图像查询系统的研究与实现[D];华东师范大学;2011年
8 钱建军;基于语义的唐卡图像标注与检索研究[D];西北民族大学;2010年
9 林良思;基于半监督和主动学习相结合的图像的检索研究[D];华南理工大学;2010年
10 陈景柱;智能交通视频监控系统中关键技术研究[D];江苏大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 杨育彬,林珲,朱庆;基于内容的三维模型检索综述[J];计算机学报;2004年10期
2 唐勇;张学范;;基于整数中轴骨架的3维模型检索算法[J];中国图象图形学报;2008年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 崔晨旸;三维模型检索中关键技术的研究[D];浙江大学;2005年
2 权胜赫;基于形状特征三维模型检索的一些关键技术实现研究[D];吉林大学;2007年
3 冷彪;三维模型检索的特征描述和相关性反馈算法的研究[D];清华大学;2009年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘晓宁;周明全;高原;周继来;;基于点对分布的三维模型特征提取算法[J];计算机应用;2006年01期
2 刘晓静;;一种改进的三维模型特征提取算法[J];青海大学学报(自然科学版);2009年03期
3 孙挺;耿国华;周明全;;基于正视图的三维模型特征提取算法[J];计算机工程;2010年04期
4 程雪敏;王森;;基于本征模型的三维模型特征提取与检索技术研究[J];深圳职业技术学院学报;2011年01期
5 王慧玲;;基于内容的3D模型检索概述[J];伊犁师范学院学报(自然科学版);2010年03期
6 徐鹏捷;叶志伟;史川;;基于聚类的三维模型检索算法[J];现代计算机(专业版);2009年10期
7 章志勇;杨柏林;;视觉图像相似性在三维模型相似性比较中的应用[J];计算机辅助设计与图形学学报;2006年07期
8 高波涌;莫国良;张三元;;基于混合形状特征的三维模型检索研究与实现[J];计算机应用研究;2007年03期
9 盛洁谞;陈琪;;多层多分辨率的扩展高斯图像的三维模型检索方法[J];武汉大学学报(理学版);2009年04期
10 程雪敏;;三维模型检索中特征权值的应用研究[J];常州信息职业技术学院学报;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 霍星;檀结庆;;基于特征向量的三维模型检索[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集[C];2007年
2 沈超慧;;基于多尺度特征聚类的三维模型局部形状检索方法[A];第四届和谐人机环境联合学术会议论文集[C];2008年
3 刘晓静;黄维通;;三维模型预处理技术及其在检索中的应用[A];第四届和谐人机环境联合学术会议论文集[C];2008年
4 胡斌;费耀平;李敏;;基于同心球壳划分的三维模型检索[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
5 申伟;苗振江;万丽莉;;三维模型检索和逼真显示功能在可视媒体平台的实现[A];第18届全国多媒体学术会议(NCMT2009)、第5届全国人机交互学术会议(CHCI2009)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2009)论文集[C];2009年
6 景晖;黄美发;钟艳如;;基于模糊C均值聚类算法的三维模型检索[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年
7 宿太学;王钲旋;吕天阳;邢玉辉;;两个自动终止聚类算法应用于三维模型数据集的效果研究[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 权胜赫;基于形状特征三维模型检索的一些关键技术实现研究[D];吉林大学;2007年
2 刘玉杰;基于形状的三维模型检索若干关键技术研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2006年
3 吕天阳;三维模型检索中基于聚类与基于语义方法的研究[D];吉林大学;2007年
4 王新颖;三维模型检索中基于语义方法的若干问题研究[D];吉林大学;2009年
5 程言志;基于形状及表面属性三维模型检索中若干问题的研究[D];吉林大学;2009年
6 崔晨旸;三维模型检索中关键技术的研究[D];浙江大学;2005年
7 柳伟;三维模型特征提取与检索[D];上海交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周继来;三维模型检索技术研究及系统实现[D];西北大学;2005年
2 孙宇飞;基于内容的三维模型检索的若干方法[D];吉林大学;2007年
3 梁冬梅;基于模糊聚类技术的三维模型分割及应用[D];吉林大学;2006年
4 宿太学;集成多种聚类技术的实验平台及其在三维模型检索中的应用[D];吉林大学;2006年
5 崔妍;基于聚类技术的三维模型库索引的研究[D];吉林大学;2007年
6 杨萌;基于多特征和相关反馈的三维模型检索系统研究与实现[D];西北大学;2009年
7 张学范;基于中轴骨架的三维模型检索[D];燕山大学;2006年
8 戴冕;基于二维投影的三维模型检索方法研究[D];东北师范大学;2008年
9 刘晓静;基于内容的三维模型检索方法研究及实现[D];西北大学;2008年
10 姚小兰;三维模型检索中的特征提取技术研究[D];中国石油大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026