三维模型特征提取和相关反馈算法研究与实现

论文摘要

随着三维建模技术的日益成熟和互联网技术的飞速发展,三维模型数量呈现爆破式的增长。三维模型在分子生物、文化遗产保护、计算机辅助设计和制造等众多领域发挥着非常重要的作用。针对海量的三维模型,本文通过对三维模型特征提取和相关反馈关键技术研究,实现准确、高效的检索。主要研究进展有：1)实现了改进的PCA和各向同性两种三维模型预处理方法,并对其实验结果进行对比分析。实验表明,在特征提取前对三维模型进行预处理,有效提高了检索算法的准确性。2)改进了一种基于极限投影的三维模型特征提取算法。从实验结果看,相对于简单的三视图像素分布直方图特征提取算法,该算法能很好的区分三维模型,提高了检索的准确率。3)提出了一种基于深度图像的三维模型特征提取算法。首先计算三维模型在六个方向上的投影深度图像,然后计算这些投影图像的边界方向直方图和Zernike矩,最后融合两种特征进行相似性度量。实验证明,该算法避免了传统视觉图像丢失三维模型空间信息的缺点,有效的提高了检索的精确性和鲁棒性。4)针对三维模型高层语义和低层特征之间存在的语义鸿沟,将基于加权支持向量机的相关反馈引入三维模型检索是。实验表明,该方法通过人工标注相关信息的方式消除了这种语义鸿沟,并且很好的解决了“相关”和“不相关”训练样本不平衡导致分类效果差的问题,有效改善了模型的检索结果。5)通过以上研究,设计并实现了一个具有人机交互功能的三维模型检索系统,该系统实现了本文所涉及的检索算法和相关反馈算法,并且具有良好的扩展性,为后续研究提供平台基础。本文得到国家863高技术研究发展计划资助重点基金项目(2008AA012301)——“三维模型智能处理与检索平台”的支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文工作
• 1.4 本章小结
• 第二章 三维模型检索的研究内容
• 2.1 三维模型检索
• 2.1.1 系统框架
• 2.1.2 三维模型的表示
• 2.1.3 预处理技术
• 2.1.4 特征提取技术综述
• 2.1.5 相似性度量
• 2.1.6 用户界面
• 2.1.7 性能评价
• 2.2 相关反馈技术
• 2.2.1 文本检索中的相关反馈
• 2.2.2 图像检索中的相关反馈
• 2.2.3 三维领域的相关反馈
• 2.3 本章小结
• 第三章 三维模型特征提取技术的研究
• 3.1 相关知识
• 3.1.1 特征提取的概念
• 3.1.2 理想的特征描述符具备的条件
• 3.2 预处理技术
• 3.2.1 改进的PCA
• 3.2.2 各向同性变换
• 3.2.3 实验结果及分析
• 3.3 一种改进的极限投影的三维模型特征提取方法
• 3.3.1 极限投影法
• 3.3.2 算法描述
• 3.3.3 实验结果及分析
• 3.4 一种基于深度图像的三维模型特征提取算法
• 3.4.1 算法的提出
• 3.4.2 算法描述
• 3.4.3 实验结果及分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 一种基于加权支持向量机的相关反馈技术
• 4.1 相关反馈的思想
• 4.2 基于加权支持向量机的相关反馈技术
• 4.2.1 统计学习理论
• 4.2.2 支持向量机的分类原理
• 4.2.3 加权支持向量机
• 4.2.4 加权支持向量机的算法流程
• 4.2.5 实验结果及分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 三维模型检索系统设计与实现
• 5.1 系统功能设计
• 5.2 系统流程图
• 5.3 系统界面
• 5.4 开发与运行环境
• 5.4.1 开发环境
• 5.4.2 运行环境
• 5.5 本章小结
• 总结与展望
• 本文主要工作总结
• 未来的研究工作
• 参考文献
• 致谢