改进的Ankerst三维模型检索算法

针对基于Ankerst方法的形状描述符对三维模型本身内容描述不够充分的问题,提出一种改进的三维模型检索方法.使用球壳和扇区组合模式对三维模型所在的空间进行分割,构成形状直方图;然后,旋转过球心的平面与模型求交点提取相交点信息和闭环,生成具有拓扑特征的形状描述符;利用相似函数来计算模型之问的相似度.实验表明,这种方法能达到比较好的检索效果.     

三角网格模型骨架提取算法

骨架图能够直观表达三维模型几何形状,很好地反映模型的拓扑特征,在工业机器人抓取、特征识别等领域有着广泛的应用。针对三角网格表达的工业零件给出一种骨架提取算法,该算法采用Reeb图对三角网格进行骨架的抽取运算。首先读取三角网格文件,并对复杂的三角网格进行简化处理,然后遍历所有的三角网格,采用Dijkstra算法抽取基本点集,根据定义的连续函数计算每个顶点的函数值,最后根据函数值得出模型的基本骨架。实验表明,该算法具有良好的计算效果和效率,提取出的骨架图较好地保存了三维模型拓扑结构和姿态,可作为后续研究三维模型搜索的特征描述符。     

基于球面调和变换的三维模型检索

利用三维模型网格的空间几何特征定义了4种球面函数,从不同角度描述了三维模型.对这4种球面函数进行球面调和变换,在此基础上构建了4种特征描述符.针对单一球面函数的特征表达能力有限的问题,提出了基于多个球面函数的特征描述符.实验结果表明,本文提出的特征描述符具有较好的三维模型检索性能,其中基于全部4种球面函数的特征描述符的检索性能要优于其他基于球面调和变换的特征描述符.     

使用形状变化描述三维模型

针对三维模型检索中的形状特征提取问题,提出利用三维模型自身形状变化信息构造形状特征描述符的方法.首先选择一组等间距互相平行的平面切割三维模型,得到三维模型的切片集合;然后定义相邻切片的 差来描述切片间的形状变化,并通过所有相邻切片间的差值来反映三维模型自身的形状变化,以此作为三维模型的形状特征描述符.该方法与三维模型的旋转、平移无关,同时不依赖于模型的点云分布,并且精简模型三角面片对算法的影响较小.实验结果验证了该方法的有效性.     

非刚性三维形状匹配中基于谱分析的形状描述符综述

基于谱分析的形状描述符在非刚性三维形状匹配中取得了较好的匹配效果，引起了研究者的广泛关注.谱分析是基于流形上拉普拉斯贝尔特拉米算子谱分解的一种内蕴形状分析方法.谱形状描述符和谱距离分布函数是最主要的两类谱分析形状描述符，它们具有不同的数学性质和物理意义.基于两类不同的形状描述符，给出了详细的方法分析及其在形状匹配中的应用.首先，给出了应用基于谱分析的形状描述符的非刚性三维形状匹配框架，介绍了几种常用的谱形状描述符及谱距离分布函数的基本思想和计算方法；然后，分析比较了这些形状描述符的优缺点及应用场景，为研究者选择基于谱分析的形状描述符提供参考；最后，通过实验对比了不同基于谱分析的形状描述符的算法鲁棒性、时间耗费及非刚性匹配性能，以此推动谱分析形状描述符的应用进程.     

基于几何特征的自适应三维模型数字水印算法

针对三维三角网格模型提出一种稳健的数字水印算法.首先将三维三角网格模型进行仿射变换,以获得模型的旋转不变性和缩放不变性;然后将各顶点邻域内顶点位置的平均差值作为掩蔽因子确定水印嵌入的强度,使得嵌入的水印具有不可见性.实验结果表明:该算法简单,对几何变换、简化、随机噪声和剪切攻击具有较好的鲁棒性.     

基于小波变换的三维网格数字水印技术研究

大部分三维数字水印算法更多地关注水印的鲁棒性而忽视了三维模型的视觉效果。为了解决这一问题,提出了一种基于小波变换的三维网格数字水印新算法,该算法以典型的三角网格模型作为水印载体。提取三维模型中的显著区域,并将三维模型进行旋转归一化处理,以此保证对三维模型平移、缩放或旋转攻击都有很强的鲁棒性;将三维模型转化到球面坐标下并进行小波变换,在低频和高频系数下嵌入水印;经过小波逆变换得到嵌入水印后的三维模型,实验结果表明提出的算法既对多类攻击方式具有鲁棒性,又保持了三维模型的视觉效果。     

基于旋转模型的植物叶子卷曲变形模拟

为实现植物叶子卷曲变形实时仿真,提出了一种基于叶脉骨架的旋转模型。基于叶片图像构建叶子的三维模型,并利用轮廓中轴提取算法生成叶子主脉,由主脉节点自动分生二级叶脉。在此基础上,将叶脉骨架旋转模型拓展到整个叶膜,即叶片三角网格顶点绕叶脉骨架节点向量逐步进行空间旋转,从而实现整个叶片模型的动态变形。元宝枫仿真实验结果表明,该方法模拟的叶子卷曲变形效果具有较强的真实感,且算法的运行速度基本达到了实时性的要求。     

使用Lloyd Relaxation的物体表面网格化

根据输入的物体表面点云生成与表面点云拓扑结构一致且几何形状接近的三角网格,在计算机图形学建模中具有很重要的作用,提出一种基于Lloyd relaxation的模型表面点云网格化方法.首先从输人点云中随机选取一些样本点,样本点的数目可以指定;然后运用扩展的Lloyd relaxation算法将这些样本点沿着物体表面移动;当得到一个近似均匀的样本点分布后,运用改进的"crust"算法根据这些样本点生成三角网格.通过在每次relaxation过程中减少网格和曲面间体积的方法,使生成的三角网格与原始表面点云的几何形状接近.实验结果证明,该方法能正确、有效地生成输入点云模型的三角网格,并可以运用在三维物体表面重建和网格简化上.     

三维点云模型特征张量描述符的构造及自相似性分析

三维模型局部自相似性是物体形状分析中的一个基本问题,其中,局部形状描述符的构建对自相似性分析的最终结果至关重要.针对此问题,提出了一种基于张量融合特征描述符的自相似性分析方法.首先利用相关面和反向点对点云模型进行形状直径函数(shapediameterfunction,SDF)的近似计算;然后利用谱聚类对模型进行过分割成模型子块,由K近邻(K-nearest neighbor, KNN)邻域点的SDF、形状指数(shape index, SI)和高斯曲率(Gauss curvature,GS)矩阵构造三维特征张量;最后利用张量范数构造映射得到形状描述符,并定义相似性度量分析模型子块之间的自相似性.对几种最新的方法(包括部分匹配和显著性检测)进行了实验,无论是直观视觉效果,还是相似性测度和相对误差上的评价指标,结果均表明,该方法可有效地对形状进行描述,提高了点云模型相似子块的识别精度.     

3D点云形状特征的二维主流形描述

首先,对空间分布不均匀且无序的三维点云构造其二维主流形,并以与球面同胚的封闭曲面网格形式给出其二维主流形的二次优化逼近,以主流形网格有序均匀的结点分布表示三维点云空间分布无序且不均匀的形状特征,降低了三维形状描述的难度;然后,以基本几何变换作为快速粗对齐、以迭代最近法向点(ICNP)方法作为精准对齐,确定两个主曲面网格之间最佳刚性变换,ICNP方法在寻找最近点时考虑法向夹角,利用了更多的几何信息,实现快速精准的刚性对齐,兼顾计算精度和速度;最后,以对齐误差作为两个3D点云之间形状差异测度.实验结果表明:所提出的基于主流形二次曲面网格优化逼近的三维点云模型形状描述方法对三维点云的分辨率和噪声等干扰因素具有较高的健壮性,可以用于三维检索的形状描述.     

基于混合光场描述符的三维目标检索研究

针对三维目标（3D object）检索问题,提出了一种基于新型描述符的3D目标检索方法。首先,在分析现行基于视图的3D模型描述符在描述方法上不充分的基础上,提出了混合描述符H_D的总体思路。进而讨论了H_D总体框架,即在光场图像阵列自适应的基础上,实现了直方图颜色描述符H_CD,shock图形状描述符H_SD及贝叶斯网络（Bayesian Network,BN）纹理描述符H_TD的优化组合。其次,讨论了H_D各部分的具体实现及度量机制,最后,对H_D检索性能进行了实验分析,结果表明提出的方法是优于其他基于视图的检索方法。     

3D数字颅骨生物特征的球面调和分析

三维物体的识别关键问题是找到能准确描述三维形状特征的描述子。利用球面调和级数的空间正交分解特性,计算三维颅骨的空间分解特征向量,继而构造三维特征描述子。提出了判断特征描述子形似性的准则,试验验证对于重建和扫描的3D颅骨进行了有效的识别。     

基于聚类分析的三维模型检索综述

为提高三维模型的检索性能,将聚类分析用于特征描述符的提取以及模型间相似性关系划分等方面,能够对三维模型进行较为合理的分类,对较大规模三维模型数据库的索引和组织进行完善,提高三维模型检索效率。针对当前主流的基于聚类的三维模型检索算法进行分析,比较几种聚类算法的优势与不足,在其基础上进行改进,并继续应用于三维模型的检索中。