本文關(guān)鍵詞：基于視角特征的模型檢索方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《西北大學(xué)》 2015年

基于視角特征的模型檢索方法研究

馬金林  

【摘要】：現(xiàn)如今,越來(lái)越多的三維技術(shù)得到廣泛應(yīng)用,如3D打印技術(shù)、3D掃描技術(shù)、三維設(shè)計(jì)軟件等,三維技術(shù)日益在信息共享方面顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿�。三維模型的特征提取與檢索是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一,是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的開(kāi)放課題,具有重要的理論和實(shí)用價(jià)值。三維模型檢索系統(tǒng)的核心問(wèn)題是如何建立一個(gè)高效的特征提取算法,以支持大數(shù)據(jù)背景下互聯(lián)網(wǎng)海量三維模型的復(fù)雜檢索。然而,三維模型包含的復(fù)雜信息為特征提取帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。首先,雖然某種特征(幾何特征、視覺(jué)特征和拓?fù)涮卣鞯?對(duì)特定范圍的模型具有一定的識(shí)別能力,但是該特征并非適合一切模型；其次,各類特征之間并不是孤立、無(wú)聯(lián)系的,它們共同存在、相互作用,如何既充分利用單一特征的優(yōu)點(diǎn),又權(quán)衡復(fù)合特征的維度問(wèn)題,是一個(gè)十分棘手的難題；最后,現(xiàn)有的單一特征或復(fù)合特征始終無(wú)法很好地表述人類思維對(duì)三維模型的識(shí)別過(guò)程。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在此方面做了很多工作,但至今并未得到有效解決。針對(duì)以上問(wèn)題,本文對(duì)基于視角的特征提取方法進(jìn)行了一系列研究,提出幾種行之有效的新方法,具體完成的主要研究工作如下：1、提出一種獲取三維模型視角圖像的新方法。利用三維Radon變換的兩個(gè)角度參數(shù)θ和φ確定投影平面,并獲得三維模型在這個(gè)平面上的投影,該投影即為三維模型在視角(θ,φ)下的視角圖像。該方法將函數(shù)變換產(chǎn)生的信息作為視角圖像,不僅降低了特征維度,而且提高了模型檢索效率。2、給出了一種基于三維Radon變換和BOVF算法的視角特征獲取方法。通過(guò)三維Radon變換獲得每個(gè)模型的多視角圖像之后,利用Bag-of-Features算法生成模型庫(kù)的視覺(jué)詞典,統(tǒng)計(jì)視覺(jué)詞匯的出現(xiàn)頻率作為模型特征,最后利用該特征進(jìn)行模型檢索。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：(1)該特征可以準(zhǔn)確描述三維模型；(2)該方法的檢索性能優(yōu)于比較算法；(3)該方法的檢索性能穩(wěn)定,受系統(tǒng)參數(shù)影響較小。3、構(gòu)造了歸一化三維Radon中心矩,并應(yīng)用于三維模型的視覺(jué)特征提取。首先結(jié)合PCA方法構(gòu)造了歸一化三維Radon中心矩,該矩特征具有平移、旋轉(zhuǎn)和放縮不變性；其次,利用不同視角下的歸一化三維Radon中心矩獲得三維模型的視覺(jué)特征,并組合得到三維模型的特征向量。該方法無(wú)需獲取模型的視角圖像,可以直接對(duì)特定視角下的模型進(jìn)行矩變換得到視覺(jué)特征,極大地簡(jiǎn)化了現(xiàn)有視角特征方法的提取過(guò)程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法提取的特征具有良好的描述能力、較短的特征提取時(shí)間和穩(wěn)定的檢索性能,并且矩參數(shù)對(duì)其檢索性能的影響較小。4、提出一種利用特征直方圖提取蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)特征的方法。首先,設(shè)計(jì)了一種正多邊形獲取蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)視角圖像的方法,自動(dòng)實(shí)現(xiàn)模型的選取、加載、旋轉(zhuǎn)和圖像捕獲等功能。其次,利用SURF算法提取每幅視角圖像的局部特征,并利用K-means算法生成視覺(jué)詞典,建立詞匯直方圖。最后,綜合各視角圖像的直方圖作為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的特征向量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：(1)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的特征直方圖的正確預(yù)測(cè)率明顯高于比較算法；(2)具有較高的查全率和查準(zhǔn)率；(3)詞典大小和樣本集數(shù)量對(duì)檢索性能的影響較小。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

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本文編號(hào)：193045