由于三維模型廣泛分布于現(xiàn)實(shí)世界中,容易出現(xiàn)因外力損壞、自然破損和掃描不充分而造成三維模型存儲到數(shù)據(jù)庫時(shí)數(shù)據(jù)不完整的情況,如何使用殘缺的三維模型檢測出其在三維模型數(shù)據(jù)庫中相對應(yīng)的完整三維模型是目前面臨的一個(gè)難題。因此,本文以殘缺三維模型為研究對象,提出了以下兩種檢索方法:（1）提出了基于孔洞填充和聚類的殘缺三維模型檢索方法。該方法首先檢測并填充殘缺三維模型的孔洞,對填充后的三維模型進(jìn)行預(yù)處理,直接計(jì)算每點(diǎn)的曲率,作為描述填充三維模型的特征。然后用K-means++聚類算法對檢索模型和目標(biāo)模型進(jìn)行聚類,并提出了C_DIS相似性度量計(jì)算方法,以類為單位計(jì)算模型間的相似度。在該方法中,填充孔洞可以為殘缺模型補(bǔ)充信息,通過求解徑向基函數(shù)獲得的隱式曲面可以保證填充盡可能逼近完整模型。曲率具有幾何不變性,聚類既避免了出現(xiàn)點(diǎn)匹配時(shí)曲率相同的情況,也保證了檢索模型與目標(biāo)模型之間一一匹配。C_DIS相似性度量依據(jù)Hausdorff距離的計(jì)算原理提出,將模型視為幾類點(diǎn)集的集合,類內(nèi)相似度高,類間相似度低,類間匹配更具準(zhǔn)確性。（2）提出了基于孔洞填充和可靠度約束的殘缺三... 

【文章來源】：山東師范大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：49 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

多媒體數(shù)據(jù)類型發(fā)展時(shí)間線

出所需三維模型成為研究的熱點(diǎn)。三維模型攜帶的數(shù)據(jù)量巨大[18]，除此之外，與聲音、圖像、視頻等多媒體數(shù)據(jù)類型相比，三維模型攜帶的信息更加豐富、細(xì)節(jié)更加突出。然而，由于三維模型存在于三維世界中，具有前三種多媒體數(shù)據(jù)類型不具備的空間特性，三維模型在空間位置（如角度、方向等）上各不相同，又因?yàn)槿S模型廣泛存在于自然界中，容易因自然損傷、外力破壞等因素造成缺損，在掃描時(shí)也可能因?yàn)楸徽趽醵斐蓲呙璨怀浞郑ㄈ缦聢D所示），使得三維模型存儲在三維模型數(shù)據(jù)庫中時(shí)數(shù)據(jù)殘缺，影響著三維模型的檢索效果。圖1-2不同原因造成的三維模型缺損綜合以上兩點(diǎn)考慮，若不論空間位置和是否殘缺而為每一個(gè)三維模型都進(jìn)行逼真重建，雖然可以提高三維模型的檢索效果，但其工作量可謂極其繁重，也使數(shù)據(jù)庫中的三維模型利用率降低。有學(xué)者對數(shù)據(jù)庫中的三維模型與未存儲在數(shù)據(jù)庫中的三維模型之間的關(guān)系進(jìn)行了專門研究，發(fā)現(xiàn)80%以上未存儲在數(shù)據(jù)庫中的三維模型可以直接使用或通過對數(shù)據(jù)庫中的三維模型進(jìn)行小幅度修改而使用數(shù)據(jù)庫中的三維模型，只有不到20%的部分未存儲在數(shù)據(jù)庫中的三維模型需要經(jīng)過全新設(shè)計(jì)[19]�；诖隧�(xiàng)研究結(jié)論，綜合考慮大部分三維模型存在殘缺的現(xiàn)實(shí)因素，若能在殘缺三維模型與對應(yīng)的完整三維模型之間建立中間聯(lián)系，將對殘缺三維模型的檢索轉(zhuǎn)化為對中間聯(lián)系的檢索，既能達(dá)到利用現(xiàn)有三維模型提高殘缺三維檢索效果的目的，也能使減輕工作負(fù)擔(dān)，具有現(xiàn)實(shí)意義。1.2三維模型檢索方法研究現(xiàn)狀三維模型檢索方法在總體上分為基于文本的三維模型檢索方法和基于內(nèi)容的三維模型檢索方法。基于文本的三維模型檢索方法采用文本標(biāo)注的方式，該方法需要事先對三維

山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文8第二章基于孔洞填充和聚類的殘缺三維模型檢索該方法依據(jù)完整三維網(wǎng)格模型中邊-面的對應(yīng)關(guān)系獲得殘缺三維網(wǎng)格模型的孔洞邊界，采用多種方法進(jìn)行初始填充和頂點(diǎn)位置優(yōu)化，然后使用徑向基函數(shù)和牛頓迭代法使填充的數(shù)據(jù)趨于平滑，并更加貼近完整三維模型；然后進(jìn)行預(yù)處理，并為三維模型的每個(gè)點(diǎn)構(gòu)建其近鄰矩陣并求解，獲得每點(diǎn)處的曲率；最后使用K-means++聚類算法分別對檢索模型和目標(biāo)模型進(jìn)行聚類，以類為單位計(jì)算兩模型的相似度，獲得檢索結(jié)果。2.1算法描述2.1.1基于徑向基函數(shù)的孔洞填充算法在完整三維網(wǎng)格模型中，每條邊連接兩個(gè)網(wǎng)格面片，若模型為殘缺三維模型，則必存在只連接一個(gè)網(wǎng)格面片的邊（如圖2-1所示），將所有只連接一個(gè)網(wǎng)格面片的邊都檢索出來，而由這些邊首尾相連所包圍成的區(qū)域即為孔洞區(qū)域。圖2-1三維網(wǎng)格模型結(jié)構(gòu)對比（左圖為完整三維模型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，右圖為殘缺三維模型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)）該方法中三維網(wǎng)格模型為三角形網(wǎng)格。在孔洞區(qū)域確定后，使用最小角度法進(jìn)行初始填充，填充規(guī)則為：（1）計(jì)算孔洞區(qū)域邊界邊長的平均值和兩邊之間的夾角，并找出最小的點(diǎn)，記為；（2）計(jì)算與相連的兩條邊界邊之間的歐式距離，若<2×，則填充一個(gè)三角形網(wǎng)格，反之則填充兩個(gè)三角形網(wǎng)格（如圖2-2所示）；（3）重復(fù)第（1）（2）步的操作，并更新邊界點(diǎn)信息，直到孔洞填充完成。


本文編號：3412924