工程动画场景中三维模型检索技术的研究

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1、江苏大学 硕士学位论文 工程动画场景中三维模型检索技术的研究 姓名：潘金彪 申请学位级别：硕士 专业：机械设计及其理论 指导教师：卢章平 20100604 江苏大学硕士学位论文 摘要 三维建模技术的普及，使得模型数量在近十年间呈现出几何级增长的态势， 而互联网的急速发展和广泛普及又方便了多媒体信息之间的交流，因此研究三维 模型检索的理论与技术，开发高效率的三维模型检索系统势在必行。 随着计算机图形学技术在各行各业的普遍应用及工程技术手段的不断提高， 工程动画演示技术逐渐得到应用。在机械工程、建筑工程等领域，工程动画的采 用不仅让设计灵感和构思得到形象表现，还节省了大量的产品研发时间，减少了 产

2、品实验阶段的资源浪费。而随着三维工程动画应用背景的不断扩大化，三维场 景模型的数量不断增长，如何在工程动画场景中检索三维目标模型是本文研究的 重点。 三维模型检索的核心问题之一是“特征提取“ ，三维工程动画场景模型相比角 色动画等其他三维动画模型具有模型结构相对简单，特征较明显的特点。本文针 对此特点，主要工作和创新点如下： 1 总结了现有三维模型检索技术的研究现状和发展趋势，分析比较了不同算 法之间的优缺点，并将三维模型检索技术引入工程动画领域，使工程动画的创建 和使用变得容易、快捷； 2 针对工程动画场景模型，对现有三维模型特征线提取技术进行了分析研究， 提出了适合工程动画场景中三角网格模

3、型的基于权重对比法和分水岭法的三维模 型特征线提取技术； 3 根据特征线对三维模型影响程度的不同，采用D 2 形状分布函数构建含有 权重影响因子的混合特征向量，并将此特征向量作为检索因子，以工程动画场景 模型为实验对象，进行了实验验证。 关键字：工程动画，三维模型，特征提取，三维模型检索，匹配 江苏大学硕士学位论文 A B S T R A C T W i t ht h ep o p u l a r i t yo ft h r e e - d i m e n s i o n a lm o d e l i n gt e c h n i q u e s ，t h ea m o u n t so f3

4、 D m o d e l sh a si n c r e a s e dg e o m e t r i c a l l yi nt h er e c e n td e c a d e s A n dt h er a p i dd e v e l o p m e n t a n dw i d es p r e a do ft h eI n t e r a c tm a k e sm u l t i m e d i ai n f o r m a t i o nm o r ec o n v e n i e n t T h u s ， i ti si m p e r a t i v et os t u

5、 d yt h et h e o r ya n dt e c h n o l o g yo ft h e3 Dm o d e lr e t r i e v a la n d d e v e l o pt h eh i g h l ye f f i c i e n t3 D m o d e lr e t r i e v a ls y s t e m s W i t ht h ew i d e s p r e a du s i n go fc o m p u t e rg r a p h i c st e c h n o l o g yi nv a r i o u si n d u s t r i

6、 e s a n dt h ec o n t i n u o u si m p r o v e m e n to fe n g i n e e r i n gt e c h n o l o g y , e n g i n e e r i n ga n i m a t i o n t e c h n o l o g yi sg r a d u a l l yu s e d I nt h ef i e l do fm e c h a n i c a le n g i n e e r i n g , c o n s t r u c t i o na n dS O o n ，t h eu s i n

7、go fe n g i n e e r i n ga n i m a t i o nn o to n l yg e t si m a g i cp e r f o r m a n c eo fi n s p i r a t i o n a n di d e a s ，b u ta l s os h o r t e nd e v e l o p i n gt i m ea n dr e d u c et h ew a s t eo fr e s o u r c e so f e x p e r i m e n t a t i o n A n da c c o r d i n gt ot h ee

8、 n l a r g i n ga p p l i c a t i o nb a c k g r o u n do f3 Dm o d e l ， t h ea m o u n to f3 Ds c o n em o d e li sg r o w i n g ，8 0h o wt or e t r i e v e3 Do b j e c t i v em o d e li nt h e , e l l ea n i m a t i o np r o j e c ti st h ef o c u so ft h i sp a p e r O n eo ft h ec o r ei s s u

9、e so f3 Dm o d e lr e t r i e v a li s “f e a t u r ee x t r a c t i o n “，a n dc o m p a r e d t oc h a r a c t e ra n i m a t i o na n do t h e r3 Da n i m a t i o nm o d e l s ，3 Ds c e n em o d e lc o n s t r u c t i o nh a s m o r es i m p l es t r u c t u r ea n dm o r eo b v i o u sf e a t u

10、r e F o c u s i n go nt h ef e a t u r e s ，t h i sp a p e r s m a i nw o r ka n di n n o v a t i o na r ea sf o l l o w s ： 1 S u m m a r i z e st h ee x i s t i n g3 Dm o d e lr e t r i e v a l sr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n tt e n d e - n c y A n a l y s i sa n dc o m p a r e st h ea d

11、v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so ft h ev a r i o u sa l g o r i t h m s A n dd r a wt h e3 Dm o d e lr e t r i e v a lt e c h n o l o g yi n t ot h ee n g i n e e r i n gf i e l do fa n i m a t i o n ，S O t h a tt oc r e a t ea n du s ea n i m a t i o ne a s i l ya n dq u i c k l y 2 A

12、 c c o u n to ft h em o d e lo fe n g i n e e r i n ga n i m a t i o ns c e n e ，a n a l y z e st h ee x t r a c t i v e t e c h n i q u eo ft h ee x i s t i n g3 Dm o d e l sc h a r a c t e r i s t i ca n dr a i s e san e w3 Dm o d e l sc h a r a c - t e r i s t i c , w h i c hi sb a s e do nt h em

13、 e t h o do fw e i g h i n ga n dw a t e r s h e d 3 U n d e rt h ed i f f e r e n tl e v e l so fi n f l u e n c eo f3 Dm o d e l t sc h a r a c t e r i s t i c s ，a d o p t sD 2 s h a p ed i s t r i b u t i o nf u n c t i o nt Oc o n s t r u c tt h em i x e df e a t u r ev e c t o rw h o h a sw e

14、i g h i n g i m p a c tf a c t o r s A n dt h e nt r e a tt h i sf e a t u r ev e c t o ra sa s e a r c hf a c t o ra n d p r o j e c ta n i m a t e d s c o n ea sa ne x p e r i m e n t a lm o d e lt Ov e r i f i c a t et h ee x p e r i m e n t K e yW o r d s ：E n g i n e e r i n gA n i m a t i o n

15、, 3 D - R e t r i e v a l ，M a t c h i n g 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部 内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用本授权书。 不保密口。 一繇i 弘卸 2 0 1 0 年6 月3 日 淼签_ 2 0 1 0 年6 月3 日 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导

16、下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 一繇i 珏斡 日期：2 0 1 0 年6 月3 日 江苏大学硕士学位论文 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 计算机信息检索技术作为信息采集重要的方法和手段已经经历了几十年的发 展历程，随着I n t e r n e t 的发展，检索的对象已经从单一的文本信息发展为二维图 像等多媒体信息以及更为真实丰富的三维模型和三维场景等虚拟媒体信息。三维 模型已成为继声音、图像和视频之后的第四种多媒体数据类型。近年来，三维模 型检索越来越受到研究人员的重视，主要原因n 。3 1 总结如下：1 ) 三维模型的获取。 三维模型扫描设备使物体模型的获取变得可行和容易，众多的3 D 建模软件和工具 使得3 D 模型的设计变得简便；2 ) 三维模型的传播。互联网技术的发展使3 D 模型被 广泛传