基于元数据的三维虚拟人语义描述和检索技术研究

论文摘要

作为继图像、声音和视频之后的新一代多媒体数据类型,三维模型广泛应用于虚拟现实、工业设计、分子生物学和影视动画等领域,可以共享的三维模型越来越多。所以,研究三维模型检索技术,使得用户能够方便高效地获取符合设计需要的三维模型,实现资源的重用,成为目前的研究热点问题之一。本文针对三维虚拟人模型展开三维模型的知识表示和检索技术的研究。根据元数据表示特点,本文提出一种三维虚拟人多层语义描述模型,该语义模型分为特征层、结构层、设计层和角色层四层,从不同侧面对三维虚拟人进行分层语义描述,并且给出了每层的定义和描述形式以及层与层之间的映射关系。该语义描述模型既包含模型形状和颜色特征等低层视觉特征的描述,也包含对模型拓扑结构、功能用途和设计知识等上层语义的描述,从而使得该模型可以用于虚拟人模型多方位的检索。各层相互补充,保证不同用户之间语义层面的信息共享和互操作。基于三维虚拟人多层语义描述模型,构造了一个三维虚拟人本体,结合本体技术和三维模型特征提取技术,设计一个三维虚拟人检索系统的体系结构。给出三种检索策略：基于内容的检索策略、基于语义的检索策略和基于内容和语义相结合的检索策略,该检索系统根据三种检索策略,提供了丰富的检索接口,包括文本、三维虚拟人实例以及两者的结合。构建了一个三维虚拟人测试模型库,该测试模型库包括计算机辅助教学、游戏和娱乐等领域的三维虚拟人模型。实现了一个三维虚拟人检索系统原型,实验结果表明检索策略是有效的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 基于内容的三维模型检索
• 1.2.2 基于语义的三维模型检索
• 1.3 研究目标及内容
• 1.4 论文组织与结构
• 1.5 本章小结
• 第2章 三维模型检索技术基础
• 2.1 三维模型检索系统框架
• 2.2 三维模型特征提取技术
• 2.3 本体知识
• 2.3.1 本体定义及组织
• 2.3.2 本体建模
• 2.3.3 本体描述语言
• 2.3.4 语义规则语言
• 2.3.5 本体推理
• 3.3.6 语义相似性度量
• 2.4 三维虚拟人
• 2.4.1 三维虚拟人简介
• 2.4.2 三维虚拟人模型的国际标准
• 2.5 本章小结
• 第3章 三维虚拟人多层语义描述模型设计
• 3.1 三维模型元数据的定义
• 3.2 三维虚拟人多层语义描述模型
• 3.2.1 特征层
• 3.2.2 结构层
• 3.2.3 功能层
• 3.2.4 角色层
• 3.2.5 层与层之间的关系
• 3.3 三维虚拟人本体
• 3.4 实例分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 三维虚拟人检索系统设计与实现
• 4.1 系统框架
• 4.2 检索策略
• 4.2.1 基于内容的检索策略
• 4.2.2 基于语义的检索策略
• 4.2.3 基于内容和语义相结合的检索策略
• 4.3 系统设计与实现
• 4.3.1 开发环境
• 4.3.2 三维虚拟人模型库构建
• 4.3.3 模型特征提取
• 4.3.4 数据索引建立
• 4.3.5 三维虚拟人本体构建
• 4.3.6 推理规则
• 4.3.7 基于Jena的推理
• 4.4 实验结果与分析
• 4.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢