[發(fā)明專利]基于非均勻投影的三維模型檢索

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811134857.7
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN110968715B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設計）人: 丁博;伊明;湯磊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G06F16/53
• 分類號: G06F16/53;G06F16/583;G06V10/764;G06V10/82
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于非均勻投影的三維模型檢索方法，包括以下幾個步驟：

(1)讀取三維模型off格式文件，若三維模型面片數(shù)大于一萬，則說明所述三維模型為復雜模型，信息量密集，此時設置12個虛擬攝像機對三維模型進行投影，否則說明所述三維模型為簡單模型，信息量稀疏，設置6個虛擬攝像機對三維模型進行投影；

(2)再將所述三維模型沿質心軸線垂直放置，對于復雜模型，計算z軸正負半軸面片數(shù)，若正負半軸面片數(shù)均大于五千，此時正負半軸均設置6個虛擬攝像機；若正半軸面片數(shù)大于五千，負半軸面片數(shù)小于五千，則正半軸設置9個虛擬攝像機，負半軸設置3個虛擬攝像機；若負半軸面片數(shù)大于五千，正半軸面片數(shù)小于五千，則負半軸設置9個虛擬攝像機，正半軸設置3個虛擬攝像機；對于簡單模型，直接在z軸正半軸設置6個虛擬攝像機，z軸正半軸攝像機離水平夾角正30度，并根據(jù)攝像機個數(shù)均勻放置；

(3)構建與三維模型質心軸線平行的圓柱體，用所述圓柱體包圍三維模型，將三維模型投影到圓柱體側面，得到全景視圖，全景視圖與步驟(1)投影所得二維視圖構成二維視圖集；

(4)在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡VGG-M的第一個全連接層上添加一層視圖池化層，對特征視圖集進行分類訓練，最終得到訓練完成的分類器和三維模型特征集合，并采用PCA對三維模型特征降維；

(5)三維模型檢索時，以三維模型作為輸入，首先提取所述模型的二維視圖集，然后輸入到分類器中進行分類，與同一類別中的模型進行歐式距離計算，最終將距離最小的八個模型作為檢索結果輸出到檢索列表。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于非均勻投影的三維模型檢索方法，其特征在于：所述步驟(1)、(2)的渲染方法是將三維模型沿質心軸線垂直放置，根據(jù)三維模型的信息量稀疏情況，設置位置與數(shù)量不同的虛擬攝像機并對準三維模型質心方向，拍攝得到渲染視圖。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于非均勻投影的三維模型檢索方法，其特征在于：所述步驟(3)提取全景視圖，構建平行于三維模型主軸的圓柱體，用圓柱體包圍三維模型，將圓柱體表面離散化成點集M{m₁,m₂,...,m_p}，其中p代表點集總量；對于點集中每一點的m值，在與m等高的三維模型主軸上都能找到一個對應點n，m與n相連，如果與三維模型有交點，則表明交點值不為0，將m放入全景圖數(shù)據(jù)集中；最后，展開圓柱體的側面得到全景圖，經(jīng)過展開后若全景視圖小于224×224，需進行像素擴張；大于224×224，需進行像素裁剪。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于非均勻投影的三維模型檢索方法，其特征在于：所述步驟(4)構建VGG-M模型時，所述網(wǎng)絡由五個卷積層、三個池化層和一個視圖池化層、兩個全連接層、一個softmax層組成；卷積核的取值為7×7，5×5，3×3，3×3，3×3，激活函數(shù)為relu；池化層采用最大池化，可以有效減少過擬合的現(xiàn)象；在全連接層的設定上，二維視圖集經(jīng)過卷積層后根據(jù)特征視圖集中視圖的數(shù)量生成同數(shù)量的特征向量，需要經(jīng)過視圖池化層整合成一個特征；在訓練整個網(wǎng)絡時使用反向傳播算法，對實際輸出與理想輸出的誤差做出比較，并用隨機梯度下降對誤差進行最小化。

5.根據(jù)權利要求1所述的基于非均勻投影的三維模型檢索方法，其特征在于：所述步驟(5)的模型檢索步驟方法如下：以三維模型為輸入，首先對三維模型進行非均勻投影和生成全景視圖，形成二維視圖集，在經(jīng)過分類器時提取所述模型唯一特征，并進行分類；同一類別中的模型進行加權歐式距離計算，計算特征X＝(x₁,x₂,...,x_n)，Y＝(y₁,y₂,...,y_n)間的距離，計算公式如下：

其中，X＝(x₁,x₂,...,x_n)為三維模型特征，Y＝(y₁,y₂,...,y_n)為同類別的其它三維模型特征，n為特征維度，W為權值系數(shù)，選取歐式距離最小的八個模型作為檢索結果，輸出到界面上。