三維模型整體與局部相似性評價方法研究.pdf

1、現(xiàn)代產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計中廣泛采用自頂向下、由粗到精、由整體到局部的設(shè)計方式，但由于結(jié)構(gòu)非常簡單的零件也需要花費(fèi)相當(dāng)長的時間進(jìn)行功能、結(jié)構(gòu)、工藝等方面的重新設(shè)計，如果能將現(xiàn)有產(chǎn)品或技術(shù)通過適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)修改等來滿足新功能要求，則在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，可以有效降低成本，強(qiáng)化零部件之間、裝配體之間、甚至產(chǎn)品之間的繼承關(guān)系。因此，設(shè)計重用對于企業(yè)來講具備重大戰(zhàn)略意義。
　　三維模型因其包含多層次的信息集合、豐富的視覺細(xì)節(jié)而得到越加廣泛的應(yīng)用：基于三

2、維數(shù)字化模型的產(chǎn)品全生命周期管理是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計制造的重要發(fā)展趨勢；同時，企業(yè)在生產(chǎn)過程中積累了大量的、豐富的三維模型，研究如何從產(chǎn)品海量CAD模型中快速、有效地查找出所需模型，充分挖掘和發(fā)現(xiàn)其蘊(yùn)含的信息和知識并對其加以重用，是加快產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)程、縮短產(chǎn)品制造響應(yīng)周期、提高產(chǎn)品研制質(zhì)量的重要途徑之一。
　　農(nóng)業(yè)機(jī)械由于交互對象的復(fù)雜性等研制過程同一般機(jī)械產(chǎn)品相比困難較多，將較為前沿的設(shè)計方法逐步應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械中對于提高我國整體農(nóng)業(yè)機(jī)械

3、化水平具有無可替代的重要意義；以文本關(guān)鍵字為基礎(chǔ)的文本匹配方式由于其自身固有的描述性缺陷在模型海量增長情況下已不能適應(yīng)新時代下對三維模型的重用要求?；诖?，基于內(nèi)容的三維模型自動檢索技術(shù)在農(nóng)機(jī)設(shè)計重用中具備越加重要的研究價值。本文在總結(jié)國內(nèi)外三維模型檢索的研究思路、層次、技術(shù)之后，重點(diǎn)進(jìn)行了以下三方面研究：
　?。?）一種基于距離面積幾何特征的單個模型整體相似性評價方法?；诮y(tǒng)計特征的三維模型整體搜索方法因其原理易于理解，算法效果

4、良好得到了廣泛的研究。本文算法通過對經(jīng)典形狀分布算法進(jìn)行補(bǔ)充性改進(jìn)，優(yōu)化隨機(jī)取點(diǎn)方式后減少采樣點(diǎn)數(shù)量并增加模型面與面之間的面積比值特征，在提高復(fù)雜模型分辨率的同時能較大地提升算法時間性能；最后利用離線特征提取技術(shù)與在線模型匹配技術(shù)，進(jìn)行三維CAD模型整體相似性評價。
　?。?）一種基于模擬退火算法的模型局部結(jié)構(gòu)挖掘方法?？紤]到大多通用評價方法不適用于模型典型局部結(jié)構(gòu)，本文對模擬退火方法在模型局部結(jié)構(gòu)中的挖掘能力進(jìn)行驗證。算法對模型

5、幾何拓?fù)鋵傩赃M(jìn)行總結(jié)研究之后，以屬性鄰接圖為基礎(chǔ)，構(gòu)建相應(yīng)鄰接矩陣，改變搜尋思路，將在大圖中尋找小圖的問題轉(zhuǎn)化為使用模擬退火算法對模型關(guān)聯(lián)屬性圖的最大團(tuán)進(jìn)行挖掘，最終以蟻群以及遺傳算法作為對比，試驗證明算法可以作為初步的啟發(fā)式局部結(jié)構(gòu)挖掘方法。
　?。?）針對以上兩種算法，以C++作為算法開發(fā)語言，以Visual Studio.NET2008為集成開發(fā)環(huán)境，Open Cascade為幾何造型平臺，以部分農(nóng)機(jī)專業(yè)模型與通用模型為試驗