[发明专利]一种基于手绘图的三维模型检索的方法

摘要

本发明公开了一种基于手绘图的三维模型检索的方法。本发明具体包括如下：1.产生多视角轮廓图；2.为每张多视角轮廓图提取出占位图特征、距离变换特征、轮廓签名特征、傅里叶描述符、Hu矩特征和泊松特征3.获得新特征的形式；4.利用新特征的形式，从2得到的所有多视角轮廓图特征中，提取出相应维度的特征以组成一个新特征；5.同2方法提取手绘图像特征；6.利用离线阶段中3得到的新特征的形式，用与4相同的方法从手绘轮廓图特征中获得手绘图的新特征；7.通过k-d树特征匹配方法，找出与手绘图的新特征最相似的轮廓图的新特征，确定出生成该轮廓图的三维模型。本发明降低了对参数设置的敏感度，提升了检索的效果。

主权项

1.一种基于手绘图的三维模型检索的方法，包括离线处理阶段和在线处理阶段，其特征在于包括如下步骤：其离线处理阶段的任务是获得一个新特征库，具体步骤如下：步骤1.使用OpenGL对数据库中的每个三维模型进行渲染，对渲染好的三维模型选择24个视角方向进行投影；每个视角方向的投影产生一张轮廓图，从而产生24张轮廓图，每张轮廓图命名为多视角轮廓图；所述的步骤1中，具体轮廓图类型和视角选择如下：1-1.对视角方向进行随机采样，对采样获得的视角方向进行投影，分别计算投影面积，选取投影面积最大的视角方向作为初始视角；1-2.以初始视角为基准，按水平方向均匀采样，竖直方向选择3个角度采样，得到24个视角方向；1-3.对每个选取的视角方向，绘制出闭合轮廓图，绘制方法：对于模型表面上的每个点p，预设点的单位法向量，点的视线方向，若满足公式1，则该点被绘制；否则，不需绘制该点；公式11-4.对每个选取的视角方向，再绘制出折痕线图，绘制方法：对于模型表面上的每条线，该条线由两个相邻面组成，预设构成该线的这两个面的法向量分别为和；若两个法向量的夹角大于60度，则将该条线绘制出来；否则，不需绘制该线；1-5.将闭合轮廓图与折痕线图叠加合并，即获得多视角轮廓图；步骤2.为每张多视角轮廓图提取出占位图特征、距离变换特征、轮廓签名特征、傅里叶描述符、Hu矩特征和泊松特征，并将提取的特征直接拼接起来作为该多视角轮廓图特征；步骤3.随机从数据库中抽取100个三维模型，并手工为这100个三维模型标注类型标签，将这100个三维模型的类型标签和多视角轮廓图特征通过改进的Lapacian Score方法进行训练，得到新特征的形式；所述的步骤3中，Lapacian Score方法的改进以及改进后获得新特征的过程如下：3-1.首先构建出一个类型关联矩阵S，任意选取两个多视角轮廓图特征；若这两个多视角轮廓图特征的类型标签相同，则预设这两个多视角轮廓图特征为和，则关联矩阵S中与和相关的元素和的值如下：其中t为适应性常量，这里被简单设置为1；若这两个多视角轮廓图特征的类型标签不相同，则元素和的值都为0；3-2.对于第r维特征，预设这100模型的多视角轮廓图特征中第r维特征值所构成的向量为，其中表示第i个样本的第r维数据，计算出表示特征点重要性或领域密度的矩阵D：其中,为了去掉均值对样本数据的影响，计算变量如下：3-3.计算出加权后的得分，匹配效果越好的特征会被优先选取，也就是说其权值取得也越小，加权后的得分为：其中L为单位阵，取出得分最小的前100维特征作为新特征的格式；所述的类型标签是用来标识该三维模型属于哪一类物品；步骤4.利用新特征的形式，从步骤2得到的所有多视角轮廓图特征中，提取出相应维度的特征以组成一个新特征，所有新特征组成新特征库； 其在线阶段的步骤如下：步骤5.用户在画图板上手绘出一幅图像；步骤6.为步骤5手绘的图像提取出占位图特征、距离变换特征、轮廓签名特征、傅里叶描述符、Hu矩特征和泊松特征，并将提取的特征直接拼接起来作为手绘轮廓图特征；步骤7.利用离线阶段中步骤3得到的新特征的形式，用与步骤4相同的方法从手绘轮廓图特征中获得手绘图的新特征；步骤8.通过k-d树特征匹配方法，找出与手绘图的新特征最相似的轮廓图的新特征；步骤9.最后通过轮廓图的新特征确定出生成该轮廓图的三维模型。