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三维模型检索与反馈系统研究

马彦平  
【摘要】: 随着多媒体信息技术和三维技术的迅速发展,三维模型检索技术的研究成为学术界的一个热点,并成为MPEG-7标准模型的一个重要研究部分。该技术在CAD/CAM、计算机动画、游戏制作等领域均有广泛的应用和良好的前景。通常基于文本关键字的检索技术有诸多缺陷,因而基于内容的检索技术是该领域研究的重点。检索的精度、速度、鲁棒性是衡量一个三维模型检索系统好坏的最重要标准。 一个典型的三维模型检索系统主要分为三大模块:预处理模块、检索模块、反馈模块。本文研究的重点在于检索模块和反馈模块的算法及系统设计。 检索模块用于计算三维模型的相似度并用于匹配,其核心是三维模型几何特征提取算法。目前常用的三维模型几何特征提取算法有:基于轮廓的算法、基于拓扑形状的算法、基于视觉的算法。本文在对比研究多种算法的基础上,提出了一种基于特征二叉树和Zernike算子的三维模型几何特征提取算法。该算法首先计算三维模型在一系列同心球面上的投影,然后计算这些球面投影的三维Zernike算子,最后利用计算得到的特征向量进行相似性匹配。实验证明,该算法能有效地提高检索的精度和鲁棒性。 反馈模块用于对第一次检索得到的结果进行分析和学习,使得多次检索后能有效地提高检索精度。目前常用的反馈方法有:传统的相关反馈方法、基于支持向量机或神经网络的反馈方法。前者较为成熟且易于实现,本文设计了一种结合模型相似度和纹理相似度的反馈方法。后者在理论和实现上都较为复杂,本文设计了一种基于支持向量机的反馈方法,主要思想是使用概率预测模型的分类归属,得到了很好的效果。 最后,本文研究了MPEG-7框架下的多媒体信息检索技术,在该框架下对基于特征二叉树和Zernike算子的三维模型几何相似性匹配算法进行描述,以说明本文提出的算法符合MPEG-7标准。


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