论文 基于法向分类的三维模型形状分布检索算法.docVIP

基于法向分类的三维模型形状分布检索算法 摘 要: 给出一种用三个形状分布图来描述一个三维模型的检索算法。首先，在模型表面任意取点，并记录每个点的法向量；然后，做出任意两点的连线，形成线段，计算该线段的欧几里得距离，再分别计算出两端点的法向与该线段的夹角。最后，根据两个夹角的值，将所得线段分成三个集合，并分别构造三个集合的形状分布曲线，通过对模型间三条形状分布曲线的比较，得出两个模型的相似程度，从而实现模型的相似性检索。实验表明本文算法能够较好地实现三维模型检索，检索结果比传统的形状分布算法有较大的改进。 关键词: 三维模型检索；形状分布；形状匹配 ； 基于内容的检索 A Shape Distributions Retrieval Algorithm of 3D CAD Models Based on Normal Direction Abstract: This paper describes a new 3D model retrieval approach based on shape distributions, which represents a 3D shape as three D2 shape histograms. First, generate a sufficiently large number of random sample points on surface of 3D model and note the normal of each point. Second, we adopt the D2 shape function to measures the distance between two random points on the surface of the model, at the same times, compute the angles between the normals of the points and the line segment which is formed by the two random points. Last, according to the angles, we sort the line segments into three sets. For each set, we calculate shape distribution histograms associated with the D2 shape distribution function. Compare each pair of shape distribution histograms using well-known curve matching techniques and add the three weighted results. The sum is regarded as the similar coefficient of the two models. Experimentation shows this algorithm can efficiently give the similar degree of the two models and as well reflecting human perceptual similarity. Key words: 3D model retrieval; shape distributions; shape matching ; content-based retrieval. 由于三维模型的形状具有客观性，它不会被文化、语言等因素所干扰，因此，基于内容的三维模型检索受到人们普遍关注。对此,学者们进行了广泛研究，提出了各种基于内容的检索算法[1－6]。其中，Osada等[1]提出的形状分布算法以其原理与实现都简单明了而倍受人们青睐。该算法利用形状函数作为形状算子，统计相比较的两个模型表面样本点的形状函数值出现的次数，并生成形状分布直方图。通过比较两个模型的形状直方图，实现模型的相似性比较。形状分布算法用一个简单的形状函数（如表面任意两点之间的距离）就可以提供一个鲁棒的物体分类方法，无需像传统的形状匹配方法那样需要姿态调整、特征提取、模型配准等。但随着对该类算法研究的不断深入，学者们发现当模型形状越来越复杂时，形状分布直方图将趋向于一个钟形曲线，从而使本不相似的模型，有时它们所产生的直方图却很相似，如图1所示。Ip等[6]研究了形状分布对CAD实体模型的应用，文中将Osada[1]的D2形状分布函数分为三种情况：（1）IN（如果连接两个点的线段完全在实体模