基于體模型的三維形狀檢索和形變研究.pdf

1、隨著多媒體、動畫、CAD等技術(shù)的發(fā)展，三維模型的數(shù)量急劇增長。由于本身不具有文本描述信息，而且三維形狀的復(fù)雜度高，所以基于內(nèi)容的三維形狀檢索成為新的研究熱點。在檢索技術(shù)支持下，基于實例的形狀創(chuàng)新具有重要的意義，形狀過渡作為實例形變的一種常用方法，可以提高產(chǎn)品設(shè)計、動畫制作等領(lǐng)域的創(chuàng)造力。由于三維模型表達(dá)的多樣性，通過統(tǒng)一的體模型表達(dá)提高檢索和過渡算法的適用性，是形狀創(chuàng)新的必要手段。 為實現(xiàn)基于體模型的檢索，首先需要實體體素化方法

2、把常見的網(wǎng)格模型快速轉(zhuǎn)變?yōu)轶w模型，本文提出基于啟發(fā)式種子填充的網(wǎng)格模型誤差受限二值實體體素化方法。在效率、魯棒性和誤差等方面因素達(dá)到平衡，克服傳統(tǒng)的實體體素化方法或效率太低、或?qū)W(wǎng)格模型的質(zhì)量要求過高或結(jié)果模型誤差失控的局限性。體素化分三個步驟：初步二值模型(PBVM)、邊界二值體模型(BBVM)和修正二值體模型(RBVM)。RBVM以PBVM和RBVM為基礎(chǔ)提取啟發(fā)知識，在利用種子填充的魯棒性的同時，顯著提高了種子填充的速度。

3、 為提高檢索算法的通用性，在實體體素化的輔助下，本文提出體積比特征向量提取方法。為克服網(wǎng)格模型表示精度和觀察方位對檢索效果的影響，在特征向量提取之前首先進(jìn)行連續(xù)主成分分析達(dá)到方位規(guī)范化的目的。通過把模型空間在三個坐標(biāo)系方向的遞歸等分，提取模型的在不同層次的體積比，而后通過分層加權(quán)計算形狀相似度。為提高檢索效果，本文提出單權(quán)重相關(guān)反饋和先序滿意度評價兩種權(quán)重調(diào)整方式。基于特征向量的提取機制，本文提出了快速的特征索引和預(yù)過濾機制。

4、為實現(xiàn)基于距離場體模型的的形狀過渡，本文提出了基于快進(jìn)法的網(wǎng)格模型距離場轉(zhuǎn)換方法。首先通過超覆蓋曲面體素化算法建立快進(jìn)法的參照區(qū)域，而后通過快進(jìn)法以6連通窄帶的方式進(jìn)行快進(jìn)擴散，在擴散過程中對窄帶中的候選點采用堆排序選擇距離最小體素。在快進(jìn)計算過程中，記錄每個體素的參照體素，實現(xiàn)完全距離場表示。 為處理拓?fù)洚悩?gòu)的模型，本文采用水平集方法進(jìn)行形狀過渡，并對稀疏場算法進(jìn)行了改進(jìn)，突破了活動集必須覆蓋零水平集的束縛，提出了單側(cè)活動集定