基于内容三维模型特征提取技术综述-论文.pdf

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1、2014年9月山东师范大学学报(自然科学版)Sep．2014第29卷第3期JoumalofShandongNormalUniversity(NaturalScience)Vol_29No．3基于内容三维模型特征提取技术综述郑香堂，王吉华’王培杰’。(1)山东师范大学信息科学与工程学院，250014，济南；2)山东省分布式计算机软件新技术重点实验室，250014，济南)摘要笔者主要总结当下三维模型检索中特征提取技术．重点介绍三维模型检索中基于内容检索技术的特征提取技术，对基于内容的三维模型检索的关键技术研究现状进行了简述

2、和分析，并对未来的研究方向进行了前瞻性描述．关键词三维模型；特征提取；基于内容；三维模型检索中图分类号TP391．9文献标识码Adoi：10．3969／j．issn．1001—4748．2014．03．004l引言当前有数以千万的3D模型存在，每天都有新的3D模型产生和传播，因此对三维模型进行检索极为必要．3D模型检索源于3D模型识别、3D模型匹配以及基于内容的图像检索．最早对基于内容的3D模型检索技术进行研究的是1997年Paquet和Rioux基于内容的三维数据库管理查询⋯和1998年Paquet和Rioux对基于

3、内容3D模型检索技术的初步的研究．自1999年以后，美国、德国和日本等国的三维模型研究人员不断投入到这个研究领域，由此提出了大量全新检索技术，并且研究出了一些三维模型的检索系统．但是现在对三维模型的检索还有很多亟待解决的问题．三维模型检索分为早期的基于文本3D模型检索和后期基于内容3D模型检索．基于文本的3D模型检索由于需要大量的人工操作，加之无法满足大量实时共享的要求而被具有更好性能的基于内容的3D模型检索所替代．基于内容的3D模型检索的研究重难点是3D模型特征提取，以及提取之后特征描述和特征比较、反馈机制、性能评价

4、等．特征提取的重点是提取能辨别不同3D模型特征信息；特征描述则是研究如何描述、存储提取的特征信息，以方便后续的检索．然而特征比较主要工作是在特征空间中计算两个3D模型特征的相似度，从已有的数据库中抽离出多个相似度较大的3D模型；检索系统效能判断则是用查全率和查准率．查全率和查准率满足如下公式：~DtR查全率d·查准率LId·(1)R表示搜索到并且相关的模型数目；没有搜索到所并且相关的模型数目；表示搜索到但是不相关的模型数目．而反馈机制的提出是为了解决如何对已提取的模型特征信息进一步优化、提精以获得想查找的3D模型．孙挺

5、的三维模型检索综述提出了语义力相关反馈(SFRF)和纯语义相关种相关反馈(PFRF)机制．以下给出3D模型检索系统的基本结构(见图1)．如何更有效地提取模型特征信息是三维模型检索首先亟待解决的问题，也是目前研究比较多的一个方面．以下从三个大类对三维模型检索进行品鉴，对未来发展方向给出预测．2基于内容三维模型特征提取的分类2．1基于形状、统计的检索特征提取技术基于形状特征3D检索的优点是从3D模型整体形状特征进行检索，忽略其细节上的不同，该方法更接近人类视觉识别方法．其中包括以下a)、b)两部分．a)基于空域空间特性检索

6、技术、基于几何结构分析J、基于统计特性的形状特征提取检索和基于视图特征提取技术J．常用的统计特征有顶点间的距离、角度、法线方向等几何关系；顶点的曲率分布和各阶统计矩及各类变换特征系数等．在图形学中计算特征的距离分为：1)欧拉距离它适用于图形的切割的各个部分的重要性相同，可以利用和表示连通向量和曰之间的距离，欧拉距离可以定义为：nDl=∑A一BI，(2)i=lD：=∑(A一Bi)A2(3)i：1收稿日期：2013—12—119第29卷山东师范大学学报(自然科学版)第3期图1三维检索系统n为特征值的位数．2)为了补充欧拉距

7、离的不足，提出二次距离的相似度的度量方法如下：(，Y)=(X—Y)A(X—Y)T．(4)其中X和l，是两个3D模型的形状直方图特征向量；A是定义的相似矩阵，n反映了特征向量中第i分量和第分量之间的相关程度．3)欧拉距离要求两个向量的权重相同，而现实中大部分是不相同的，因此提出了马氏距离．用于计算这个权值不相同的相似度．D：(A—B)C一(一)．(5)A，曰为特征向量矩阵，C为特征向量的协方差，C为协方差的逆．4)由于大多数3D模型为了提取更多属性采用连续采样方式，因此，可以使用连续函数的概率密度来表示相似度，即Mink

8、owskL距离为D(f，g)=(IIf—gl)，(6)其中f，g分别为两个3D模型的概率分布，N=O，1，。。．分布函数的MinkowskiL距离为D(f，g)=(JI，一莒I)，(7)其中_，和鲁分别为两个3D模型的分布函数．，=I厂；营=Ig．(8)空域空间检索技术还有矩的检索技术反射对称描述的检索技术，基于骨骼的3D模型检索