单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,三维模型检索技术,王潇,2006.12.08,三维模型检索技术王潇,1,基于内容的多媒体检索技术（,content-based multimedia retrieval,）,图像检索,视频检索,三维模型检索,基于内容的多媒体检索技术（content-based mu,2,三维模型的特殊性：,同时具有表面属性和几何特性,多种表面属性：颜色，纹理，透明度及反射系数等,多种几何特性的表示方式：体元集合，参数化曲面，多边形网格包围的实体等,三维模型的特殊性：,3,三维模型检索技术的关键,特征的提取,特征的描述,特征的比较,三维模型检索技术的关键,4,对特征的基本要求,几何不变性,平移，旋转，缩放不变,鲁棒性,对噪音，重采样，简化的鲁棒性,对特征的基本要求,5,三维模型,模型坐标,预处理与,标准化,特征提取,及索引,二维,特征,索引,文本,关键字,索引,三维,特征,索引,二维,相似性,匹配,文本,相似性,匹配,特征提取,检,索,界,面,三维模型实例,二维投影视图,二维草图,文本描述,检索结果输出,用户,三维,相似性,匹配,图,1,一个典型的三维模型检索系统框架,1,WEB,爬虫,反馈,三维模型模型坐标特征提取二维文本三维二维文本特征提取检三维模,6,1.,模型坐标预处理与标准化,常采用的预处理方法有两种：,使用主成分分析,(principal component analysis,PCA),2,方法对三维模型坐标进行标准化,计算其标准化的坐标框架,然后,在此标准化坐标系内提取相应的特征；,(2),体素化：将三维模型的外包立方体按坐标轴方向切分成,N,N,N,个体单元,使用体数据表示模型,，,N,一般是,2,的,n,次幂。,1.模型坐标预处理与标准化常采用的预处理方法有两种：,7,模型坐标的标准化又称姿态估计,(pose estimation),。在进行特征提取和相似性匹配之前,必须先将所有待比较的三维模型变换至一个标准坐标系的范围内。这样，即使同一个三维模型具有不同尺度、不同位置、方向、旋转角度和不同精度的细节层次时，其表示方式仍具有唯一性。模型坐标标准化的目的在于使得三维模型检索独立于其所采用的具体数据表示方式。,模型坐标的标准化又称姿态估计(pose estim,8,为保证平移不变性，需要将模型的质心平移至坐标原点的位置；,为保证旋转不变性，采用,PCA,方法，在一个标准坐标平面中对齐模型；,为保证方位不变性,还需要进行翻转变换,以保证互为镜面映像的三维模型在表示方式上的同一性；,为保证尺度大小不变性，要将旋转后的三维模型归一化至标准单元大小。,为保证平移不变性，需要将模型的质心平移至坐标原点的位置；,9,因此,一个完整的坐标模型标准化过程可以表示为如下的几何变换：,:,(,I,)=,s,F,R,(,I,-,c,),3,其中，,s,是放缩系数，,F,是一个对角阵形式的翻转矩阵，,R,为对应于,PCA,变换的旋转矩阵，,I,为原始模型坐标，,c,为坐标原点。,-1,因此,一个完整的坐标模型标准化过程可以表示为如下的几何变换：,10,2.,特征提取,形状特征,/,表面属性特征,形状特征一般着重于描述三维模型的几何形状和表面拓扑关系，通常基于三维表面、三维体元及其顶点集合以及结构化建模来描述三维模型的形状特性。,2.特征提取形状特征/表面属性特征,11,主要的形状特征提取方法,基于几何结构分析的形状特征提取,(2),基于拓扑关系的形状特征提取,(3),基于函数投影的形状特征提取,(4),基于统计特性的形状特征提取,主要的形状特征提取方法基于几何结构分析的形状特征提取,12,3.,相似性匹配,通过特征提取，相似的三维模型可以表示为在特征向量空间中将近的一组特征向量。,相似的三维模型在对应的特征向量空间中具有相近的距离，而不相似的三维模型间的距离足够大。,3.相似性匹配通过特征提取，相似的三维模型可以表示为在特征向,13,已实现的三维模型搜索引擎实例,普林斯顿大学 形状检索与分析实验室,（,Shape Retrieval and Analysis Group,）,规模最大的三维模型数据库,http:/shape.cs.princeton.edu/search.html,已实现的三维模型搜索引擎实例普林斯顿大学 形状检索与分析实验,14,台湾大学 通讯与多媒体实验室,使用基于,MPEG-7,标准的三维形状描述符和多视图描述符进行特征描述,http:/3d.csie.ntu.edu.tw/dynamic/cgi-bin/DatabaseII_v1.8/index.html,台湾大学 通讯与多媒体实验室,15,一个传统的人工索引的三维检索的例子,符合高级语义，但不能应用于海量数据搜索,http:/ D.,Richter J.Tools for 3d-object retrieval:KarhunenLoeve transform and spherical harmonics.In:Proceedings of IEEE Workshop on Multimedia Signal Processing,Cannes,France,2001,293-298,3Vranic D.,Saupe D.3d model retrieval.In:Proceedings of Spring Conference on Computer Graphics,Budmerice,Slovakia,2000,89-93,参考文献1杨育彬，林珲，朱庆，基于内容的三维模型检索综述,17,