1、隨著三維技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，三維模型的獲取變得越發(fā)便捷，而三維模型的數(shù)量也隨之急劇增長。如何有效地對這些模型資源進(jìn)行瀏覽和檢索，進(jìn)而幫助使用者重用已有的案例和成果，已受到越來越多的關(guān)注。在工程領(lǐng)域，三角網(wǎng)格模型作為一種常用的三維數(shù)據(jù)形式，其自身存在著大量的檢索需求；隨著近年來三維打印、數(shù)控加工等技術(shù)的不斷發(fā)展，相應(yīng)的需求將更加日趨迫切。本論文以三角網(wǎng)格模型檢索為主線，從特征提取、相似性比較和多特征融合三個(gè)方面入手，對三維模型檢索技術(shù)中的關(guān)

2、鍵問題展開了系統(tǒng)研究。
　　論文的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1）提出一種基于復(fù)眼視覺的三維模型局部特征提取方法。該方法借鑒昆蟲復(fù)眼的視覺模式，用一幅球面圖像來模擬復(fù)眼對三維模型的觀察結(jié)果，從而將三維模型的特征提取轉(zhuǎn)化至球面圖像處理。由于不需對三維模型進(jìn)行多視點(diǎn)的投影，該方法能夠從根本上規(guī)避現(xiàn)有基于人類視覺的檢索方法所存在的信息冗余記錄等問題。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)球面圖像自身的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種球面SIFT特征提取算法，通過提取

3、球面圖像的局部顯著特征來獲取原三維模型的內(nèi)容表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，所提方法與當(dāng)前一些同類方法相比能夠獲得更為準(zhǔn)確的檢索結(jié)果。
　　2）提出一種基于局部形狀分布的三維模型特征提取方法。該方法依據(jù)概率統(tǒng)計(jì)的原理，通過構(gòu)建局部形狀分布直方圖，在特征提取的過程中能夠?qū)θS模型實(shí)施更為細(xì)致的描述和處理。首先對三維模型進(jìn)行隨機(jī)采樣，將模型表面劃分為一系列的局部子區(qū)域；然后依托局部形狀函數(shù)，將模型在各區(qū)域上的形狀信息以局部形狀分布直方圖的形式進(jìn)行

4、記錄。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，所提方法能夠有效體現(xiàn)不同模型之間的局部細(xì)節(jié)差異，同時(shí)方法的執(zhí)行效率較高，綜合檢索性能優(yōu)于現(xiàn)有的一些同類方法，可以很好地滿足工程領(lǐng)域的檢索需求。
　　3）提出一種引入空間關(guān)聯(lián)信息的三維模型相似性比較方法。該方法將三維模型局部特征之間的空間關(guān)聯(lián)信息應(yīng)用于不同模型的相似性比較，能夠提升局部特征已有的檢索效果，進(jìn)而獲取更準(zhǔn)確的檢索結(jié)果。首先以局部特征的空間關(guān)聯(lián)圖來描述其空間關(guān)聯(lián)信息，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上使用BoW模型完成對該

5、關(guān)聯(lián)圖的轉(zhuǎn)化和解構(gòu)，提取其中的形狀單詞團(tuán)，最終將兩個(gè)三維模型的相似性比較轉(zhuǎn)化為其對應(yīng)形狀單詞團(tuán)直方圖之間的比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，憑借對局部特征空間關(guān)聯(lián)信息的有效利用，所提方法不僅能夠在不同三維模型之間實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的相似性評價(jià)，同時(shí)在相似性比較效率上也可較好地滿足實(shí)際檢索應(yīng)用的需求。
　　4）提出一種三維模型的多特征最優(yōu)融合方法。為了根據(jù)不同的檢索場景挑選出最合適的模型特征進(jìn)行融合，首先對粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一套針對局部極值點(diǎn)

6、的監(jiān)測機(jī)制，以防范算法在執(zhí)行過程中的“早熟收斂”；在此基礎(chǔ)上，針對不同的檢索場景，采用監(jiān)督學(xué)習(xí)的模式從相應(yīng)的模型訓(xùn)練集和候選特征中依次完成最優(yōu)特征組合的尋找和最優(yōu)特征權(quán)重的計(jì)算，從而確定出用于指定檢索場景的最優(yōu)特征融合方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提方法能夠充分地迎合不同檢索場景下目標(biāo)模型的特點(diǎn)，進(jìn)而更有效地發(fā)揮多特征融合在檢索三維模型時(shí)的使用效果。
　　基于以上的研究成果，研制了一個(gè)基于內(nèi)容的三維模型檢索原型系統(tǒng)NPU-MRPS（Nor