[发明专利]一种基于优化BoW模型的三维模型检索方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于优化BoW模型的三维模型检索方法，属于多媒体信息检索领域。

背景技术

计算机信息检索技术作为信息采集的重要手段和方法已有几十年的发展历程，检索技术被广泛到文本信息和图像信息检索领域，人们对检索工具的依赖日益增加。近年来，随着三维扫描技术和计算机图形学的发展以及计算机性能的提高，三维模型检索已成为研究热点。三维模型在娱乐、医学、机械工程、工业应用等领域得到广泛应用，日益发达的互联网技术为人们对三维模型的共享和处理提供了条件，三维模型的标准化描述和检索已被纳入MPEG7的发展框架中。目前三维模型检索分为基于文本的检索和基于内容的检索。Meshnose三维搜索引擎以及美国Derexel大学的CAD数字图书馆等采用的基于文本的检索方法，具有较大的主观性和片面性，可靠性和效率较低；美国普林斯顿大学形状检索实验室开发的三维模型搜索引擎(http://shape.cs.princeton.edu/search.html)是基于内容的三维模型检索系统(CBMR，Content-Based Model Retrieval)，通过对三维模型特征的相似性匹配来查找用户所要求的三维模型，这更贴近人们在现实生活中靠直觉印象使用信息的方式。

现有的Bow模型检索方法没有考虑碎片间的空间关系，而这些空间关系在对象描述中起着非常重要的作用，因此该方法对于组成信息相同、拓扑结构不同的不同三维模型不能进行区分。

另外，现有的基于内容的三维模型检索方法没有采用相关反馈技术，致使模型检索中低层特征与高层语义之间的鸿沟不能消除。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，针对BoW模型空间位置信息和低层特征与高层语义的互补关系提出解决方案，提出一种基于优化BoW模型的三维模型检索方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种基于优化BoW模型的三维模型检索方法，作为应用对象的三维模型文件要先转化为后缀名为“off”的文件格式，其硬件载体为计算机，包括以下步骤：

(1)计算机读取“off”格式的三维模型文件，并将读入的文件数据用可视化的方式进行显示；

(2)对读入的模型数据中存在的不连通区域进行分割预处理；

由于部分三维网格模型中存在非连通独立区域，而进行分割时模型的网格需要具有连通性，因此在进行三维模型层次分割前先进行分割预处理。判断是否存在不连通区域的方法为：计算三维模型上任意两个面片F_i，F_j的最短路径为D(F_i，F_j)，若D(F_i，F_j)值为∞，则模型网格存在不连通区域；否则网格具有连通性。若模型网格存在不连通区域，分割预处理的方法为将不连通区域作为独立区域；

(3)采用基于k-way层次算法进行模型分割，分割完成后获取模型各部分的空间信息，形成模型各部分的空间信息矩阵；

(4)在增加了空间信息的BoW模型框架下，对三维模型的各个区域采用球面调和特征描述符描述其形状特征，形成模型各部分的形状特征信息矩阵；

(5)基于非线性SVM方法对提取的三维模型空间信息和特征信息进行学习，得出所采用的SVM径向核函数的参数、步骤(3)中空间信息矩阵的权重和步骤(4)中形状特征信息矩阵的权重；

(6)定义步骤(3)中空间信息矩阵和步骤(4)中形状特征信息矩阵为三维模型特征矩阵，采用欧氏距离对三维模型特征矩阵进行相似度匹配，根据匹配结果得到相似的三维模型列表，也即三维模型的检索结果；

(7)应用特征空间扭曲理论，通过用户对前次检索结果的交互评价信息计算反馈值；

(8)由步骤(7)得出的反馈值，重复步骤(5)和步骤(6)，直到检索结果正确为止。

上述步骤(3)中设定模型区域分割最大数M＝5，分割时将模型不同区域标号为[Label 0，……，Label 4]，空间位置信息矩阵GM的大小为5*5，当实际分割区域数小于M时，GM中相应的空间位置信息记为0。

有益效果

本发明考虑了三维模型各部分之间的空间关系，可以识别组成信息相同而拓扑结构不同的不同三维模型；相比于传统的SVM学习器，提高了学习系统的效率；采用反馈技术降低了模型检索中低层特征与高层语义之间的鸿沟，利用用户提供的反馈信息，在已知区间内动态寻找径向核函数的参数的最优化组合，提高了学习系统的性能。

附图说明