[發明專利]一種基于形狀分布和曲度的三維模型檢索方法

有效

• 申請號: 201811083102.9
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN109299301B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 鄒聯發;張建;王勁松;丁均路
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06F16/53
• 分類號: G06F16/53;G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發明公開了一種基于形狀分布和曲度的三維模型檢索方法，該方法主要分為以下幾個步驟：1)計算輸入模型的形狀分布函數特征以及曲度特征；2)根據形狀分布特征，計算輸入模型和三維模型數據庫中的各個模型的相似度，利用該相似度檢索返回一個結果集；3)利用輸入模型的曲度特征，計算結果集中各個模型與輸入模型的相似度；4)根據3)中的相似度計算結果，輸出檢索結果。該方法通過輸入模型的形狀分布和曲度特征在三維模型數據庫中進行檢索，利用組合特征實現三維模型的全局和局部匹配，能夠有效的提高三維模型檢索的匹配精度，具有一定的應用價值和參考意義。

技術領域

本發明涉及計算機圖形學和統計學領域，尤其涉及一種基于形狀分布和曲度的三維模型檢索方法。

背景技術

隨著三維建模技術、三維掃描技術與計算機硬件的不斷發展，形象、逼真的三維模型大量產生并不斷通過互聯網傳播，人們可以在網絡上找到各種各樣的三維模型數據庫。如何在各種模型數據庫和互聯網上快速、準確地找到自己所需的三維模型，已成為三維模型領域中急需解決的問題也是研究的熱點。

三維模型檢索技術的關鍵是提取特征，而三維模型特征根據范圍分為全局特征和局部特征。全局特征著眼于三維模型的整體形狀，如對三維模型表面點、面、方向、曲率信心進行統計處理，獲取整體形狀的直方圖；提取三維模型的骨架等拓撲結構，利用圖來完成模型匹配等。所以全局特征可以對大類別進行區分，然而當三維模型部分相似時，利用傳統的全局特征難以實現局部的匹配。三維模型的局部特征體現的是三維模型局部的特性，主要考慮的是模型表面上的點和其鄰近點之間的關系。基于局部特征的檢索算法可以區分模型之間的細微差別，能有效提高三維模型檢索效果及實現三維模型局部檢索。

目前，三維模型特征提取方法的研究已經比較深入，但是還沒有一種通用的三維模型特征提取方法，各個方法都有一定的使用范圍。因此，通過對現有的三維模型檢索方法進行改進，或者結合新的理論，研究新的三維模型檢索方法，對于解決目前三維模型檢索的難題，具有非常重要的意義和價值。

發明內容

本發明的目的在于針對現有檢索方法的不足，提出一種新的通過結合不同三維模型特征進行三維模型檢索的方法，即一種基于形狀分布和曲度的三維模型檢索方法。該方法可以對輸入的三維模型進行全局形狀分布和局部的曲度特征匹配，返回準確率較高的三維模型檢索結果，并且在一定程度上減少了時間的開銷。

本發明是通過以下技術方案達到上述目的：基于形狀分布和曲度的三維模型檢索方法，包括如下步驟：

(1)通常我們得到的模型是多邊形或三角形組成的。首先，我們要將這些多邊形網格模型轉化為點陣模型。具體步驟如下：

(1.1)將構成三維網格模型的表面所有多邊形分割成三角形，形成三角形網格模型并保存以便后面取用。

(1.2)計算并存儲分割好的三角模型的所有三角面片的面積，假設T＝(v₁,v₂,v₃)代表其中一個三角形，它的面積可以表示為

公式(1)中，v₁，v₂，v₃分別為三角面片中的三個頂點。三角網格模型的總面積S為S_T之和。

(1.3)先生成一個介于(0，S)的隨機數，檢索(1.2)中建立的存儲三角片面積的數組中與之相等的數據(可以利用二分查找法來檢索)，在三角面片上使用公式(2)來得到符合條件的特征點的坐標：

其中，r₁和r₂是[0,1]之間的隨機數，P為特征點。