三维模型管理与检索(二)

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四、三维模型检索技术概述　　基于内容的三维模型目前对模型匹配的研究主要集中在对三维模型的空间几何形状的相似性度量，有少数关于拓扑相似性匹配的研究，基于纹理或材质等属性的相似性研究国内外尚比较少见。

基于内容的三维模型检索主要分为两部分：如何在浩如烟海的三维模型数据库和网格中快速有效的搜索有用的、同主题的模型，构成了三维模型检索的主要目标。与二维图像相比，三维模型有其独特的性质。首先，三维模型空间中一个简单的物体，即可以用多边形面片、也可以用点、线和体素，还可以由基元物体的几何操作和布尔操作表示。

任意的三维曲面不存在类似二维空间上弧长公式的直接参数化方法，因此无法对物体空间定义规则的、标准的类似二维图像的采样方式。这种内在的不规则采样和三维表面存在任意的拓扑关系，使得经典的信号处理技术，无法直接扩展应用到三维。

其次，空间维数大小直接影响模型特征对应、参数匹配，分类其构造，优化路径搜索等问题，其复杂度与处理时间随之显著增加。可能的模型退化现象使得常用的几何形状特征，如面积、体积、曲率等难以计算。综上所述，三维模型特征的选取，需要考虑以下三个方面：第一，特征要能够反映物体的内在基本特性。

最后，三维模型在空间中的位置、朝向和大小是任意的，因此，所提取的特征应该与模型的平移、旋转、放缩等刚体变换无关。第三，即便对于退化的三维模型，特征也必须是确定的。三维模型检索系统

基于内容的三维模型目前对模型匹配的研究主要集中在对三维模型的空间几何形状的相似性度量，有少数关于拓扑相似性匹配的研究，基于纹理或材质等属性的相似性研究国内外尚比较少见。以下对三维模型检索系统中涉及到的几个关键技术作简单的介绍：

三维模型检索首先从模型数据中自动计算并提取三维模型的特征，如形状空间关系、材质的颜色及纹理等，建立三维模型的多维信息索引，然后在多维特征空间中计算待查询模型与目标模型之间的相似程度，实现对三维模型数据库的浏览和检索畸。三维模型检索系统就是试图利用反映三维模型视觉特征的内容信息自动建立特征索引，达到检索三维模型的目的。三维模型检索技术通过对视觉特征的相似性匹配来查找用户所要求的三维模型，这更贴近于人们在现实生活中靠直觉印象使用信息的方式。

五、相关反馈

相关反馈是检索研究中的热点之一。由于没有一种形状特征能够完整地描述模型的特性，也没有一种相似度量可以很好地模拟人的视觉感知，已有的分类器只能在给定样本的情况下给出最佳分类结果,因此，如何让系统在各种检索条件下都能够给出较好的结果，是一般的检索系统需要考虑的问题。相关反馈利用机器学习理论，在系统与用户的交互过程中，主动学习用户的判断，使系统逐步走向稳定与准确。19界面设计由于三维模型中所包含的内容信息比图像等二维媒体更加丰富，因此，基于内容的三维模型检索系统一般具有多种检索方式（备注20），主要有：

(1)直接提供三维模型实例作为检索请求，该模型可以是用户上载至检索服务器的新模型文件，也可以是某次检索结果集中的任一幅三维模型使用文件上载方式时，

用户只需直接提交三维模型的文件名或URL地址：而使用服务器上的三维模型实例检索时，用户可以通过缩略图浏览的方式在界面上交互选取。

(2)使用用户交互绘制的二维形状草图，如Min等人设计了一个基于用户交互的二维草图绘制界面，由用户绘制n个不同角度的二维草图作为查询请求在检索时则使用三维模型在不同视角下的二维投影分别进行相似性匹配。在基于内容的三维模型检索领域，目前己经实现并发布了一些进行理论和算法研究的原型系统以及架构于web平台上的搜索引擎等。其中，加拿大国家研究院的Paquet等人开发的三维模型检索系统Nefertiti是第一个通用的三维模型检索系统，所提取的特征主要包括形状和颜色两种。

参考文献

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