基于梯度方向直方图的热核特征提取方法.pdf

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1、第３８卷第４期仪器仪表学报Ｖｏｌ３８Ｎｏ４２０１７年４月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＡｐｒ．２０１７基于梯度方向直方图的热核特征提取方法曾慧，李斯琦，汪慧娟，刘冀伟（北京科技大学自动化学院北京１０００８３）摘要：提出了一种适用于描述非刚性三维模型局部表面结构的特征提取方法，即基于梯度方向直方图的热核特征（ＨＯＧＨＫＳ）提取方法。该方法首先提取具有等距不变性的三维点热核信号，可以使后续提取的特征向量具有等距不变性和较好的稳定性；然后对热核信号的对数差分值进行梯度方向直方图统计，可以使构造出的特征向量对三维模型的尺度变化具有一定

2、的不变性。该特征在一定程度上解决了ＨＫＳ特征不具有尺度不变性、ＳＩＨＫＳ特征虽然具有尺度不变性但是需要将热核信号转换到频域进行描述会丢失一部分有效描述信息的问题。实验结果表明，与ＨＫＳ特征和ＳＩＨＫＳ特征相比，ＨＯＧＨＫＳ特征具有更好的检索效果。关键词：非刚性三维模型；三维模型检索；热核特征；具有尺度不变性的热核特征；基于梯度方向直方图的热核特征中图分类号：ＴＰ３９１．４ＴＨ１６４文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：５２０．２０４０５２０．６１Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｈｉｓｔｏｇｒａｍｏｆｏｒｉｅｎｔｅｄｇｒａｄｉｅｎｔｂａｓｅｄｈｅａｔｋｅｒｎｅｌｓｉｇｎ

3、ａｔｕｒｅｓＺｅｎｇＨｕｉ，ＬｉＳｉｑｉ，ＷａｎｇＨｕｉｊｕａｎ，ＬｉｕＪｉｗｅｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇｌｏｃａｌｓｕｒｆａｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｎｏｎｒｉｇｉｄ３Ｄｍｏｄｅｌｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｃａｌｌｅｄｈｉｓｔｏｇｒａｍｏｆｏｒｉ

4、ｅｎｔｅｄｇｒａｄｉｅｎｔｂａｓｅｄｈｅａｔｋｅｒｎｅｌｓｉｇｎａｔｕｒｅ（ＨＯＧＨＫＳ）ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｆｉｒｓｔｌｙｅｘｔｒａｃｔｓｔｈｅｈｅａｔｋｅｒｎｅｌｓｉｇｎａｔｕｒｅｏｆｔｈｅ３Ｄｐｏｉｎｔｗｉｔｈｉｓｏｍｅｔｒｉｃｉｎｖａｒｉａｎｃｅ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｅｘｔｒａｃｔｅｄｆｅａｔｕｒｅｖｅｃｔｏｒｈａｖｅｉｓｏｍｅｔｒｉｃｉｎｖａｒｉａｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄｇｏｏｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｌｏｇａｒｉｔｈｍｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｈｅｈｅａｔｋｅｒｎｅｌｓｉｇｎａｔｕ

5、ｒｅｉｓｃｏｍｐｕｔｅｄａｎｄｉｔｓｈｉｓｔｏｇｒａｍｏｆｏｒｉｅｎｔｅｄｇｒａｄｉｅｎｔｉｓｃｏｍｐｕｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎｍａｋｅｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｆｅａｔｕｒｅｖｅｃｔｏｒｈａｖｅｃｅｒｔａｉｎｓｃａｌｅｉｎｖａｒｉａｎｃｅｔｏｔｈｅｓｃａｌｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆ３Ｄｍｏｄｅｌ．ＴｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｆｅａｔｕｒｅｉｎａｃｅｒｔａｉｎｅｘｔｅｎｔｓｏｌｖｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｔｈａｔｔｈｅＨＫＳｆｅａｔｕｒｅｄｏｅｓｎｏｔｈａｖｅｓｃａｌｅｉｎｖａｒｉａｎｃｅ，ａｎｄｔｈｅＳＩＨＫＳｆｅａｔｕｒｅｈａｓｓｃａｌｅｉｎｖａｒｉａｎｃｅｔｈｏｕｇｈ，ｉｔ

6、ｒｅｑｕｉｒｅｓｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇｔｈｅｈｅａｔｋｅｒｎｅｌｓｉｇｎａｔｕｒｅｉｎｔｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｆｏｒｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｌｏｓｅｐａｒｔｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．ＥｘｔｅｎｓｉｖｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＨＯＧＨＫＳｆｅａｔｕｒｅｈａｓｂｅｔｔｅｒｒｅｔｒｉｅｖａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅＨＫＳｆｅａｔｕｒｅａｎｄＳＩＨＫＳｆｅａｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｏｎｒｉｇｉｄ３Ｄｍｏｄｅｌ；３Ｄｍｏｄｅｌｒｅｔｒｉｅ

7、ｖａｌ；ｈｅａｔｋｅｒｎｅｌｓｉｇｎａｔｕｒｅ（ＨＫＳ）；ｓｃａｌｅｉｎｖａｒｉａｎｔｈｅａｔｋｅｒｎｅｌｓｉｇｎａｔｗｉｒｅ（ＳＩＨＫＳ）；ｈｉｓｔｏｇｒａｍｏｆｏｒｉｅｎｔｅｄｇｒａｄｉｅｎｔｂａｓｅｄｈｅａｔｋｅｒｎｅｌｓｉｇｎａｔｕｒｅ（ＨＯＧＨＫＳ）模型检索成为对海量三维模型进行有效管理和分析亟待［１４］１引言解决的关键技术之一。三维模型可分为刚性模型和非刚性模型两大类。由于非刚性三维物体广泛存在于实随着计算机技术和多媒体技术的发展，三维模型在际世界和虚拟世界中，同一类非刚性三维模型之间