毕业设计（论文）-基于有意义分割理论的三维模型检索算法研究

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1、独创性声明学位论文题目：基于有意义分割理论的三维模型检索算法研究本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。学位论文作者：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院（筹）可以将学位论文的全部或部分内容

2、编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：□不保密，□保密期限至年月止）。学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日目录摘要IABSTRACTII第1章绪论11.1研究背景及意义11.2国内外研究现状21.3主要研究工作51.4论文新意51.5论文结构6第2章三维模型检索相关理论72.1三维模型的表示72.2三维模型检索系统72.3三维模型标准化预处理92.3.1平移变换92.3.2旋转变换102.3.3缩放变换102

3、.4三维模型相似性度量112.4.1几何距离度量方法122.4.2EMD距离度量方法122.5形状分布算法132.6三维模型分割理论152.6.1三维网格分割定义152.6.2三维网格分割的分类152.6.3有意义分割162.7典型的三维网格分割算法172.7.1基于分水岭的分割算法172.7.2基于区域增长的分割算法182.7.3基于聚类的分割算法192.8本章小结20第3章基于有意义分割理论的三维模型检索算法213.1算法框架213.2模型分割223.2.1改进的分水岭算法23ii3.2.2扩展多阶邻域曲率计算2

4、43.3特征提取253.3.1全局特征提取263.3.2拓扑树特征提取273.4相似度计算293.4.1全局特征相似度计算293.4.2拓扑树的相似度计算303.4.3综合相似度计算313.5总体算法描述323.6本章小结32第4章实验344.1实验目的344.2实验环境344.3实验数据344.4算法评价标准354.5实验一改进的三维网格模型分割算法354.6实验二基于有意义分割的三维模型检索算法374.6.1检索准确性对比374.6.2检索时间比较404.7实验结论41第5章总结与展望425.1总结425.2未来

5、工作展望42参考文献43致谢47攻读硕士学位期间公开发表的论文48ii西南大学硕士学位论文摘要基于有意义分割理论的三维模型检索算法研究计算机软件与理论专业硕士研究生甘圆超指导教师唐雁教授摘要近年来，三维模型的应用领域日渐广泛。随着三维建模技术和数字扫描技术的发展、计算机网络的扩张，网络中可共享和复用的三维模型数量急剧增长。在现有的条件下，如何对目前已有的三维模型进行有效的管理和检索，如何提高三维模型资源的共享和复用，成为亟待解决的问题。由此，基于内容的三维模型检索技术（CBMR，Content-BasedModelR

6、etrieval）应运而生，并逐渐成为计算机图形学领域的研究热点。目前，基于内容的三维模型检索技术的研究重点主要集中在三维模型的特征提取算法上。现有的特征提取算法可以分为四类：（1）基于统计特征的特征提取算法；（2）基于几何变换的特征提取算法；（3）基于二维图像映射的特征提取算法；（4）基于拓扑结构的特征提取算法。这些算法在描述和提取模型形状特征时，主要考虑的是模型的整体形状和拓扑结构，提取的是模型在整体形状方面的特征，在很大程度上忽略了模型的某些显著的局部细节特征，从而导致对复杂的模型以及外部轮廓相似而细节不同的模

7、型的识别能力不足，进而影响了三维模型的检索精度的提高。针对目前已有的三维模型检索算法对模型局部细节描述不足的问题，在研究近年来心理学、心理物理学理论中提出的最小值法则和人类的视觉认知特点的基础上，提出了一种基于有意义分割理论的多特征结合综合计算模型相似度的三维模型检索方法。算法首先利用本文提出的改进的分水岭算法对三维模型进行分割，得到有意义的模型部件集合及其之间的邻接关系，然后将其用于描述模型的整体形状分布特征（全局特征）和局部细节特征（拓扑树特征），再分别利用基于EMD距离的相似度计算方法和基于拓扑树匹配的相似度计

8、算方法来衡量不同模型间的相似程度，最后采用相似度加权求和的方式得到模型间总的相似度。完成模型的整体相似度量到局部相似性匹配，实现检索过程。在Princeton大学提供的PSB模型库上对本文提出的检索算法进行了验证。实验结果表明，本文提出的算法受模型噪音和连通性影响小，提高了检索精度，检索所需时间也在合理的范围内，获得了较理想的检索结果。关键词：