[發明專利]基于手繪草圖集成描述子的三維模型檢索方法

在審

• 申請號: 201910869044.0
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN110569386A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 高雪瑤;伊明;張春祥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G06F16/583
• 分類號: G06F16/583
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種基于手繪草圖集成描述子的三維模型檢索方法，該方法首先對三維模型按照固定投影的方法獲取62幅視圖集。在視圖集中選取輪廓特征最長的24幅二維視圖作為三維模型的最優特征視圖集。然后，構建融合全局視圖特征和二維形狀分布的集成描述子。接著對手繪草圖進行降噪處理，利用集成描述子提取手繪草圖和二維視圖的特征。最后利用歐式距離計算草圖與二維視圖的相似性，檢索出與草圖近似的二維視圖對應的三維模型。此方法首先利用多視圖固定投影的方法來解決三維模型降維時特征丟失的問題；其次采用手繪草圖降噪方法提高草圖精度；最后利用區域特征(全局視圖特征)與邊界輪廓特征(二維形狀分布)結合的集成描述子解決了單一特征描述子特征描述不全的問題。

技術領域：

本發明屬于計算機圖形學領域，尤其涉及了一種基于手繪草圖集成描述子的三維模型檢索方法。

背景技術：

隨著3D掃描與建模技術的發展，三維模型在日常生活中的應用也越來越普及，并逐漸成為各領域工作者設計圖形方案的首選形式。因此，設計有效的檢索系統幫助用戶從大型三維模型數據庫中找到所需的三維模型已經成為計算機圖形學領域中的研究熱點。檢索三維模型最常用方法是基于實例的方法，用戶提供現有三維模型作為查詢輸入，檢索系統可以從數據庫中返回類似的三維模型。然而考慮到普通用戶未必擁有適當的三維模型，所以另一種方法是使用二維手繪草圖作為查詢輸入，用戶可以通過快速繪制二維草圖來描述目標三維模型。但是，二維手繪草圖僅僅是粗濾且簡單的表示，僅包含原始三維模型的部分信息。因此，實現基于二維手繪草圖的檢索比基于實例的檢索更具有挑戰性。基于手繪草圖檢索三維模型的方法總體上可分為兩類：基于草圖重建的三維模型檢索方法和基于草圖匹配三維模型投影視圖的檢索方法。現有常見的三維模型重建方法，需要使用幾何學的知識來重建三維模型或者直接繪制三維模型草圖，檢索方法效率不高，且復雜模型的檢索效果不夠理想。因此，本發明采用基于草圖匹配三維模型投影視圖的檢索方法。基于草圖匹配三維模型投影視圖的檢索方法主要存在三個問題。1.手繪草圖噪聲太多的問題。2.三維模型投影為二維視圖的問題。3.視圖的有效特征描述符的提取問題。針對上述問題，本發明采用固定投影的方式獲取三維模型特征，并根據最佳特征選取最優視圖集。采用判斷曲率值等方法進行草圖降噪。結合全局視圖特征和二維形狀分布得到集成特征描述子，解決了單一描述子辨識度不高的問題。

發明內容：

本發明針對現有技術的不足之處，提供了一種基于手繪草圖集成描述子的三維模型檢索方法。該方法首先對三維模型選取一定角度進行固定投影，從獲取的視圖集甄選出一部分特征明顯的視圖作為最優視圖集。其次對手繪草圖進行人工降噪，采用判斷曲率值大小和計算閉合曲線上采樣點偏移角度累加和的大小等方法。然后提取草圖與二維視圖的集成特征，該特征由全局視圖特征和二維形狀分布進行加權獲得。最后利用歐式距離計算草圖與二維視圖的相似度作為檢索條件。此方法保證了三維模型在投影降維時，特征不冗余并且降低特征損失，而且利用集成描述子解決了單一描述子辨識度不高的問題。

1.以下結合附圖和具體實施案例，對本發明的具體實施方式作進一步地詳細說明。

步驟1：使用固定投影方法對三維模型進行投影，將多個虛擬攝像機投影呈現的62張圖像作為視圖集，并采取特征最顯著的24張視圖作為最優視圖集。

步驟2：本發明對草圖進行降噪處理，包括刪除冗余筆畫和閉合檢查等。

步驟3：對二維視圖進行特征提取，特征描述符包括全局視圖特征和形狀區域特征，全局視圖特征包含Zernike矩和傅里葉描述符，形狀區域特征包括二維形狀分布，該特征描述符本發明中稱之為集成描述子。

步驟4：在檢索模型時，以二維草圖作為輸入，經過降噪處理，利用集成描述子提取草圖特征，提取待查詢數據庫中三維模型對應的特征，計算草圖與三維模型對應特征的歐式距離。最終將相似度最高的8個模型作為檢索結果輸出到檢索列表。

2.根據權利要求1所述的基于手繪草圖集成描述子的三維模型檢索方法，其特征在于，所述步驟1的具體步驟為。