基于多级特征提取的三维模型检索方法与系统研究.pdf

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1、硕士学位论文基于多级特征提取的三维模型检索方法与系统研究Researchon3DModelRetrievalMethodandSystemBasedonMulti-levelFeatureExtraction张海冬哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP391V267学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文基于多级特征提取的三维模型检索方法与系统研究硕士研究生：张海冬导师：林琳教授申请学位：工学硕士学科：机械设计及理论所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP391V

2、267U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringResearchon3DModelRetrievalMethodandSystemBasedonMulti-levelFeatureExtractionCandidate：ZhangHaidongSupervisor：Prof.LinLinAcademicdegreeappliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicaldesignandtheoryAffiliation：SchoolofMechatronicsE

3、ngineeringDateofDefence：June,2018Degree-conferring-institution:HarbinInstituteofTechnology摘要摘要随着计算机软硬件技术发展，三维模型在动画、机械、医疗等领域应用更加广泛。随着三维模型数量增长迅速，随之而来的三维模型检索与匹配成为了新的研究方向。现有基于文字描述的三维模型检索具有一定局限。基于内容的三维模型检索技术能够依据模型自身结构提取特征，具有几何学角度的直观描述和快速检索三维模型的特点，能够广泛应用在机械零件管理、动画模型检索等方面，研究基于三维模型自身内容检索方法具有重要意义

4、。依据三维模型自身结构与特征提取方式，本文针对三角面片表达的三维模型研究了基于三维模型内容的多级特征检索算法，采用多种机器学习方法对多级特征进行模式识别，获得了不同级别特征的识别效率和精度，在此基础上开发了三维模型检索系统。低级中级特征针对三角面片表达的三维模型原始数据具有内部构成点数相差较大，模型姿态不确定等问题，对三维模型进行网格重新划分，提取归一化的三维模型点云数据，获得模型低级特征集合；对长径比较大三维模型，提出柱坐标射线法，提取沿轴分层的射线集合，构成该类模型低级特征集合；对具有复杂表面特征的三维模型，采用多角度投影法获取三维模型不同角度二维视图集合，经过灰度

5、处理获得模型中级特征。基于三维模型中级特征多角度投影获得的模型中级特征集合，利用卷积深度学习网络处理二维图形的高性能特点，采用卷积深度学习网络处理模型中级特征，实现二维图像自动分类，进而实现三维模型的模式识别。论文方法同其他特征提取算法相比降低了算法设计难度，提高了三维模型识别率。高级特征采用三维模型体素化处理方法，将三维模型空间转化为体素块空间分布，生成了归一化三维模型体素化数据矩阵，降低三维模型特征维度，实现三维模型复杂特征的简化表示，获得模型的高级特征集合。利用机器学习算法对高级特征集合进行分类识别，实现了三维模型的准确分类。根据以上理论研究开发了面向多级特征的三

6、维模型检索系统，本文的研究对于大数据中的图像学习和模式识别具有很好的实用价值，对提升不同形状和不同表达形式的三维模型检索的精度和效率具有很好的理论意义和工具支持。关键词：体素化；特征匹配；模型检索;卷积深度学习网络；三维模型-I-AbstractAbstractWiththedevelopmentofcomputersoftwareandhardwaretechnology,three-dimensionalmodelsaremorewidelyusedinanimation,mechanical,medicalandotherfields.Withtherapidgr

7、owthofthenumberofthree-dimensionalmodels,theretrievalandmatchingofthree-dimensionalmodelshasbecomeanewresearchdirection.Theexistingthree-dimensionalmodelretrievalbasedontextdescriptionhascertainlimitations.Thecontent-based3Dmodelretrievaltechnologycanextractfeaturesaccord