專利名稱：基于拓?fù)浜鸵曈X特征的三維模型檢索方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像檢索領(lǐng)域，具體地，涉及ー種基干拓?fù)浜鸵曈X特征的三維模型檢索方法。
背景技術(shù)：
隨著三維數(shù)據(jù)獲取技術(shù)、三維圖形建模方法及圖形硬件技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)產(chǎn)生了越來越多的現(xiàn)實物體的三維模型數(shù)據(jù)庫，如三維游戲、エ業(yè)實體數(shù)據(jù)庫等。三維模型是繼聲音、圖像和視頻之后的第四種多媒體數(shù)據(jù)類型，日益發(fā)達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)和功能增強(qiáng)的計算機(jī)為人們對三維模型的共享和處理提供了條件。對于目前數(shù)以兆計的三維模型，以及每天大量產(chǎn)生的三維模型，如何進(jìn)行有效的管理和檢索便成為了ー個迫切需要解決的問題。三維模型的檢索方式同其他的多媒體數(shù)據(jù)檢索方式一祥，主要分為基于文本的檢索和基于內(nèi)容的檢索?；谖谋镜臋z索方法存在依賴于人工標(biāo)注而且?guī)в腥藶榈闹饔^性的缺點，基于內(nèi)容的檢索方法使用三維模型的形狀檢索相似的模型，效果會好于基于文本的方式。本發(fā)明的 方法屬于基于內(nèi)容的三維模型檢索。基于內(nèi)容的三維模型檢索方法主要分為四類(I)基于幾何結(jié)構(gòu)的三維模型檢索。這種方法利用三維模型的各種頻域特性進(jìn)行三維模型檢索，對三維模型進(jìn)行整體匹配時效果較好，但用于局部匹配時效果不佳。(2)基于統(tǒng)計特性的三維模型檢索。這種方法的特點是不需要進(jìn)行模型坐標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化，計算簡單、速度快，具有良好的不變性。缺點是這些特征描述模型之間相似性的能力普遍不夠強(qiáng)，對三維模型的內(nèi)容描述不夠充分。(3)基于視覺投影的三維模型檢索。這種方法的思想是如果兩個三維模型從各個方向看上去都相似，那么就認(rèn)為這兩個三維模型是相似的。這種方法的優(yōu)點是將三維模型投影為ー系列不同視角的ニ維圖像，大大減低了匹配的復(fù)雜度；提取的特征較為簡單，容易計算并生成索弓I。缺點是由于在進(jìn)行函數(shù)投影的過程中需要進(jìn)行不同條件的約束，因此容易丟失ー些表示三維結(jié)構(gòu)的重要信息。(4)基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的三維模型檢索。這種方法通過比較三維模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來獲得三維模型幾何相似性，通常使用的拓?fù)湫畔ㄈS模型的分支和連通性。這種方法的優(yōu)點是能有效的描述三維模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對模型的變形具有魯棒性。缺點是當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，可能會對匹配結(jié)構(gòu)造成很大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出ー種基干拓?fù)浜鸵曈X特征的三維模型檢索方法，以實現(xiàn)檢索準(zhǔn)確度高，且剛體模型和非剛體模型都有很好的檢索效果的優(yōu)點。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
ー種基干拓?fù)浜鸵曈X特征的三維模型檢索方法，包括以下步驟 a):輸入需要查詢的三維模型；
b):對上述輸入的三維模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理，即將該三維模型經(jīng)過平移變換、縮放變換和旋轉(zhuǎn)變換變換到一個統(tǒng)ー的坐標(biāo)系下；c):利用多層次Reeb圖方法來對上述變換后的三維模型構(gòu)造拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
d):對上述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的每一個關(guān)鍵拓?fù)潼c進(jìn)行渲染圖像；
e):對上述渲染后的三維模型進(jìn)行視覺特征提?。?br> f):根據(jù)上述提取的視覺特征點與模型特征庫中的三維模型進(jìn)行相似度計算；
g):按照相似度大小將檢索的結(jié)果返回給用戶。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述旋轉(zhuǎn)變換采用PCA變換方法；設(shè)
= …為模型的頂點集合，》v = ii詩為模型的質(zhì)心，則構(gòu)造一個協(xié)方差矩陣為G =￡{(v—IhpXv-};對G求特征值和特征向量，并將特征向量按照特征值大小降序排列，設(shè)2為以有序的特征向量為行向量的矩陣，那么對模型頂盧V做變換P = メ(V-》O就可以將模型變換到新的坐標(biāo)系下。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述Reeb圖方法為選擇三個源點，前兩個源點選擇為測地距離最大的兩個點，第三個源點選擇為表面的中心，三個源點確定以后，以三維模型
的頂點作為表面點來進(jìn)行梯度衰減過程，對于每ー個點Vi通過梯度迭代計算他的新的位置=vM，
權(quán)利要求
1.ー種基干拓?fù)浜鸵曈X特征的三維模型檢索方法，其特征在于，包括以下步驟a):輸入需要查詢的三維模型； b):對上述輸入的三維模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理，即將該三維模型經(jīng)過平移變換、縮放變換和旋轉(zhuǎn)變換變換到一個統(tǒng)ー的坐標(biāo)系下； c):利用多層次Reeb圖方法來對上述變換后的三維模型構(gòu)造拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； d):對上述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的每一個關(guān)鍵拓?fù)潼c進(jìn)行渲染圖像； e):對上述渲染后的三維模型進(jìn)行視覺特征提??； f):根據(jù)上述提取的視覺特征點與模型特征庫中的三維模型進(jìn)行相似度計算； g):按照相似度大小將檢索的結(jié)果返回給用戶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于拓?fù)浜鸵曈X特征的三維模型檢索方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)變換采用PCA變換方法；設(shè)
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基干拓?fù)浜鸵曈X特征的三維模型檢索方法，其特征在于，所述Reeb圖方法為選擇三個源點，前兩個源點選擇為測地距離最大的兩個點，第三個源點選擇為表面的中心，三個源點確定以后，以三維模型的頂點作為表面點來進(jìn)行梯度衰減過程，對于每ー個vi通過梯度迭代計算新的位置V|M,
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于拓?fù)浜鸵曈X特征的三維模型檢索方法，包括以下步驟輸入需要查詢的三維模型；對上述輸入的三維模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理，即將該三維模型經(jīng)過平移變換、縮放變換和旋轉(zhuǎn)變換變換到一個統(tǒng)一的坐標(biāo)系下；利用多層次Reeb圖方法來對上述變換后的三維模型構(gòu)造拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；對上述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的每一個關(guān)鍵拓?fù)潼c進(jìn)行渲染圖像；對上述渲染后的三維模型進(jìn)行視覺特征提取；根據(jù)上述提取的視覺特征點與模型特征庫中的三維模型進(jìn)行相似度計算；按照相似度大小將檢索的結(jié)果返回給用戶。實現(xiàn)了對剛體模型和非剛體模型快速、準(zhǔn)確檢索的目的。
文檔編號G06T7/00GK102663087SQ20121010105
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者劉亮, 明安龍, 李朋杰, 馬華東 申請人:北京郵電大學(xué)