三维CAD模型局部结构检索属性图算法

由用户交互式地选择欲检索的模型局部结构,并自动生成该局部结构的属性图;然后取出三维CAD模型库中每个待检索模型,根据模型的B-rep表示过滤出其中与欲检索局部结构组成面相似的面,通过删除不相关面,有效地将可能相似的局部结构从待检索模型中分离出来;最后利用图论中二分图最优匹配算法计算出模型中分离出的结构和欲检索局部结构的相似系数,并将该相似系数作为实现模型局部相似性检索的依据.实验表明,该算法能够实现CAD模型局部结构检索,并与人视觉上的相似性判断基本一致.     

基于子图同构的三维CAD模型局部匹配

针对整体相似性检索算法无法实施精确的局部结构匹配的问题,提出一种基于子图同构的三维CAD模型局部结构匹配算法.该算法通过提取CAD模型的B-Rep信息,将其表示为以面作为节点的属性邻接图.在局部匹配过程中,用户输入的局部结构被表示成"子图".待匹配的整体CAD模型被表示成"大图";则在整体CAD模型中.检索局部结构的问题就被转换成在"大图"中寻找同构"子图"的问题.子图同构是NP完全问题,通过利用CAD模型的面特征将图顶点有效细分,并利用已匹配顶点之间的邻接关系动态裁剪搜索空间,实现了快速的同构匹配.实验结果表明,该算法能实现精确的局部结构匹配,并且检索效率能满足实际应用要求.     

基于典型面匹配的机械零件检索方法

为了检索具有相似局部特征的机械零件,以支持设计的早期复用,提出一种基于典型面匹配的机械零件检索方法.该方法以零件的IGES标准表示作为输入,在离线处理阶段对模型库中的局部面进行训练,标识局部面相对于功能分类的区分度,并过滤非典型面以提高检索效率;在线检索阶段,通过离线处理的结果估算用户输入面的区分度,并根据区分度对输入面进行排序,最后采用贪心算法与数据库模型中的面进行匹配和相似度排序.在原型系统中的实验结果表明,由于避免了网格化造成的精度损失,且加入了对局部面区分度的离线计算过程,与通用三维模型检索算法相比,采用文中方法可检索出更多具有共同局部特征和相似功能的模型,从而更好地支持设计复用.     

三维CAD模型检索综述

对三维CAD模型检索研究现状进行了深入和系统的综述。CAD模型检索可划分为两个层次:基于视觉相似性的三维CAD模型检索、面向语义与功能描述的三维CAD模型检索。分别分析了两种检索层次下CAD模型的检索方法。在此基础上总结了三维CAD模型检索评测基准库、评测方法等。最后展望了现有研究中的难点及进一步的研究方向。     

基于拓扑特征的建筑信息模型检索方法

检索相关设计方案以复用是提高建筑设计效率的有效手段。针对传统的三维形状检索方法对建筑模型空间结构表达能力不足的问题,提出一种基于拓扑特征的建筑信息模型检索方法。首先利用Revit API开发插件提取建筑信息模型房间连接拓扑图（Room Connectivity Topology Graphs,RCTG）,然后结合空间句法理论构造建筑空间构形节点深度值表（Node Depth Value Table,NDVT）并过滤出候选模型,进而将检索模型和候选模型的NDVT转换为标准化的邻接矩阵并提取相应的特征向量,最后通过相似性度量得到检索结果。实验结果表明,该方法能够有效实现建筑模型局部结构的检索,与单一考虑形状特征的传统三维检索方法相比,检索精准度较高,能够实现建筑模型的高效再利用,具有广泛的应用前景。     

基于局部结构直方图的图像检索

在图像检索领域中,为更好地利用Julesz基元概念来描述图像内容,提出一种新的图像特征描述方法——局部结构直方图。将彩色图像从RGB空间转换到HSV颜色空间,分别提取边缘方向和颜色信息。定义5种基元类型进行局部结构检测,并利用直方图描述图像特征。实验结果表明,与LBP直方图和Gabor滤波器方法相比,该方法的检索性能较优。     

基于回转面归并的CAD模型局部检索算法

针对不同CAD系统对包含回转面的同一零件的B-rep模型表示存在拓扑和几何上的差异,导致基于图匹配的三维CAD模型局部检索不能有效检索局部结构这一问题,提出一种基于回转面归并的局部检索算法。首先从用户输入的局部结构和待匹配的CAD模型中识别出由两个半面组成的回转面,利用欧拉操作将两个半面归并成一个整面。然后分别建立局部结构和待匹配的CAD模型的属性邻接图,则局部检索问题被转换成子图同构问题。最后利用CAD模型的面特征将图顶点有效地细分,并根据已匹配顶点之间的邻接关系动态裁剪搜索空间,实现了快速的同构匹配。实验结果表明,该算法能消除不同CAD系统生成模型的拓扑异构,实现局部结构的准确匹配,并且检索的效率满足实际要求。     

基于局部简易拓扑结构的STL模型分层算法

为进一步提高3D打印切片效率,该文提出一种基于局部简易拓扑结构的STL模型分层算法。读取STL文件信息,确定模型坐标高度范围;依据高度信息和层切厚度确定每个切片层的高度;对三角形面片按高度进行排序。设计构造一种新型的简易半边数据结构,利用该数据结构对排好序的三角形在每个切片层分组建立并动态维护局部拓扑结构,通过拓扑结构快速得到切片轮廓。此方法不需要建立全局拓扑结构,并缩短了建立分组拓扑结构的时间,实验证明提高了切片的速度和效率。     

拓扑和形状特征相结合的三维模型检索

针对整体相似性检索算法在局部细节特征上的表达能力不足,提出了一种将拓扑和形状特征相结合的三维模型相似性比较方法.首先提取三维模型的骨架,获得模型的整体拓扑特征;然后根据骨架节点将模型分解为多个子部分,并利用球面谐波算法提取每一个子部分的形状特征.模型的匹配分为3步进行:整体骨架的拓扑特征相似性比较,相对应的子部分的局部形状特征相似性比较,模型总的相似性是整体骨架相似性与对应子部分局部形状相似性的加权和.实验结果表明:该方法从整体到局部、由粗到精,综合考虑了拓扑和形状特征,较传统的考虑单一拓扑或形状特征的检索算法有较高的检索精度,同时又支持基于局部特征的相似性检索.     

一种基于拓扑连接图的三维模型检索方法

提出了一种基于分割技术的拓扑连接图构造方法。并用于三维模型检索．首先构造多层邻域计算用于度量每个三角片平坦度的信号值。根据这些信号值采用一种改进的分水岭方法把模型分割成不同的曲面片．然后利用这些曲面片之间的连接关系构造拓扑连接图．最后通过比较不同模型的拓扑连接图相似性来得到它们的匹配度。根据匹配度进行三维模型检索．     

基于非精确图匹配的CAD模型搜索方法

为了弥补现有的三维CAD模型搜索方法难以搜索到不同近似程度的相似模型的缺陷,提出一种基于面属性化邻接图非精确匹配的CAD模型搜索方法.首先提取CAD模型中的B-rep信息将CAD模型转化为面属性化邻接图;然后计算目标模型与被搜索模型的面属性化邻接图之间的顶点相容程度矩阵和边相容程度矩阵,并由此建立2个模型相似程度的度量作为选择不同顶点匹配矩阵M的优化目标函数;在对匹配矩阵M进行连续化松弛后,运用Sinkhorn行列交替规范化方法求解匹配优化问题.实验结果表明,采用该方法能够搜索到不同近似程度的相似模型;并且由于避免了具有NP复杂性的精确图匹配过程,检索效率也能满足实际要求.     

基于面形位编码的CAD模型检索

提出一种基于面形位码的模型检索方法.计算模型中任意面f的形位码分为2步.首先根据实体的B-rep结构生成属性邻接图并将图转化为以面f为中心的层状结构;然后根据图的层状结构对每一层进行递归的编码,形成一种分阶的形位码.根据模型中所有面的形位码构造一个表达模型整体形状的描述矩阵,利用该矩阵可以有效地评估模型之间不同精度要求下的相似度,从而实现模型检索.实验结果表明,该方法不但具有较高的搜索效率,并且能根据不同精度的要求搜索到合适的相似模型.     

基于拓扑结构的地图匹配算法研究

随着GPS定位技术的日益推广,GPS技术被大量应用于各种导航系统中。但由于GPS系统存在一定的定位误差,那么如何向用户提供实时、准确的车辆位置信息成了导航系统的重点和难点。通过利用软件纠偏的方法对车辆的定位数据与电子地图数据进行配准纠正,即地图匹配,来减小电子地图的道路信息和GPS定位信息间的显示误差。该方法已应用于实际的工程应用,并取得了良好的效果。     

Partial 3D Shape Retrieval by Reeb Pattern Unfolding

This paper presents a novel approach for fast and efficient partial shape retrieval on a collection of 3D shapes. Each shape is represented by a Reeb graph associated with geometrical signatures. Partial similarity between two shapes is evaluated by computing a variant of their maximum common sub-graph.
By investigating Reeb graph theory, we take advantage of its intrinsic properties at two levels. First, we show that the segmentation of a shape by a Reeb graph provides charts with disk or annulus topology only. This topology control enables the computation of concise and efficient sub-part geometrical signatures based on parameterisation techniques. Secondly, we introduce the notion of Reeb pattern on a Reeb graph along with its structural signature. We show this information discards Reeb graph structural distortion and still depicts the topology of the related sub-parts. The number of combinations to evaluate in the matching process is then dramatically reduced by only considering the combinations of topology equivalent Reeb patterns.
The proposed framework is invariant against rigid transformations and robust against non-rigid transformations and surface noise. It queries the collection in interactive time (from 4 to 30 seconds for the largest queries). It outperforms the competing methods of the SHREC 2007 contest in term of NDCG vector and provides, respectively, a gain of 14.1% and 40.9% on the approaches by Biasotti et al. [ BMSF06 ] and Cornea et al. [ CDS*05 ].
As an application, we present an intelligent modelling-by-example system which enables a novice user to rapidly create new 3D shapes by composing shapes of a collection having similar sub-parts.     

基于部分函数依赖的结构匹配方法

模式匹配是模式集成、数据仓库、电子商务以及语义查询等领域中的一个难点.它主要利用元素自身信息(如元素名、数据类型等信息)、数据实例信息(模式中的数据)和结构信息(模式元素相互关联的关系)来挖掘元素语义以获得正确的映射关系.文中介绍了一种将数据实例信息与结构信息相结合来辅助匹配的新方法.此方法首先根据模式对应的数据实例信息来计算模式元素间的部分函数依赖度(模式结构信息),然后根据部分函数依赖关系建立模式元素间的依赖图,再根据元素依赖图计算元素间的结构相似度,最后得到模式元素间的映射关系.由于利用了更多的结构信息辅助匹配,所以文中方法在性能上要优于其它仅使用完全函数依赖结构信息进行匹配的方法.实验表明此方法在查准率、查全率以及全面性等各个指标上都优于已有的其它方法.     

基于哈希的二维工程 CAD 图纸检索技术

针对企业在设计创新过程中大量采用已有计算机辅助设计(CAD)图纸进行设计重 用的情况,提出了一种基于哈希的二维工程 CAD 图纸检索方法。首先基于环形分割算法提取 工程 CAD 图纸中每个组件对象几何特征;基于传统 LBP 算子提出了一种局部拓扑矢量量化模 式(T-LVQP),实现对各个组件拓扑特征的提取;然后基于协方差描述符融合几何特征和拓扑特 征,通过 LBG 算法将所有组件按照几何特征分组后得到工程 CAD 图纸的特征向量表达;最后 通过迭代量化哈希算法生成图纸的哈希序列。实验结果表明,该算法检索速度快、准确度高, 对于二维工程 CAD 图纸具有较好的检索效果。