[发明专利]一种三维模型最优视图的自动选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机图形形状分析的处理方法，属于计算机图形学技术领域，具体地说是一种三维模型最优视图的自动选择方法。 

背景技术

计算机技术的发展使得三维模型在计算机辅助设计、数字娱乐、医学等诸多领域得到了广泛的应用，为了有效地利用由此产生的大量三维模型，需要高效的浏览与认知手段。根据成像原理以及视觉计算理论，三维模型需要映射到二维视图后，才能被人类浏览和认知。人类对物体的认知依赖于视点位置，而使得人类能够最好地认知和理解三维模型的二维视图，称之为该三维模型的最佳视图。三维模型数据集的浏览过程中，应该选用具有代表性的最优视图作为缩略图来展示三维模型。人类能够合理地选择视点位置，得到三维模型的最优视图，但是对于大量的三维模型来说，完全由人工选择是不可行的，因而需要自动选择三维模型最优视图的方法。 

由于最优视图和人类的感知有关，难以确切地给出最优视图严格的数学定义，因此近年来出现了多种最优视图的定义以及相应方法。一种是量化人类观察物体的视觉习惯，将二维视图的优劣定义为一个三维模型与视图相关的函数，使得该函数取得最大值的视图就是最优视图。 

这种方法根据特征选择的不同主要分为两类：一类是直接分析三维模型得到最优视图，例如文献2：Feixas M,delAcebo E,Bekaert P,et al.An information theory framework for the analysis of scene complexity[J].Computer Graphics Forum18(3),95–106(1999).定义了基于互信息的场景复杂性评价，来度量场景中点或者面片之间的相关性；文献3：杨利明,王文成,吴恩化.基于视平面上特征计算的视点选择[J].计算机辅助设计与图形学学报,2008,20(9):1097-1103.在视平面上分析曲率特征度量模型的几何特征在视平面上的分布状况，以此计算熵值作为衡量视点优劣的标准；文献4：曹伟国,胡平,李华,等.基于距离直方图的最优视点选择[J].计算机辅助设计与图形学学报,2010,22(9):1515-1521.提出基于距离直方图的三维模型最优视点选择方法，计算距离直方图的香农熵并作为衡量视点优劣的标准。虽然在视点上直接分析三维模型时，可以利用到三维空间中更多的信息，但具有较高计算复杂度，而且未考虑到映射到二维平面的成像原理。另一类是对视点上得到的二维投影视图进行分析，一种是通过可见面比例大小、投影面积大小、曲率等几何特征来度量，另一种是以信息论的角度，使用度量视图携带信息量的函数来评价，如文献5：Joshua P,Philip S,Aleksey G,et al.A planar-reflective symmetry transform for3D shapes[J].ACM Transactions on Graphics,2006,25:549-559.提出的对称性方法、文献6：Yamauchi H,Saleem W,Yoshizawa S,Karni,et al. Towardsstableand salient multi-view representation of 3D shapes.In Proceedings of the IEEE International Conference on Shape Modeling and Applications2006(SMI’06),2006:40.提出的相似性方法使得视觉冗余信息最小化，或者文献7Vázquez PP,Feixas M,Sbert M,Heidrich W.Automatic view selection using viewpoint entropy and its application to image-based modelling.Computer Graphics Forum,2003,22(4):689-700：.提出的视点熵方法、文献8：Shilane P,Funkhouser T.Distinctive regions of3D surfaces.ACM Trans.Graphics,2007,26(2):Article No.7.提出的形状差异方法使得感兴趣内容可视性最大化。虽然会丢失一些三维信息，但这种方法的优势在于所有的特征分析在二维离散空间中进行，可以借用图像处理以及图像模式识别的方法，而且计算开销较小。