一种三维CAD模型自动语义标注算法

针对三维CAD模型检索中的语义鸿沟问题,提出一种基于局部形状分布及语义概率统计的三维CAD模型自动语义标注算法.采用基于局部形状分布的多尺度特征提取方法获取CAD模型的形状信息,并计算不同模型之间的形状相似度;根据模型样本库中已知的语义分类信息,构建一个基于概率的标注框架对CAD模型进行语义标注,以建立模型形状信息和语义信息之间的联系.实验结果表明,该算法能够有效提高三维CAD模型检索的准确率,检索性能优于仅使用形状信息时的检索结果.     

一种距离特征融合的机械三维模型检索方法

三维模型检索技术可提高产品设计效率,减少设计时间。针对形状分布算法(D2)只适用于全局特征检索而对局部特征描述不足的缺点,文中提出一种融合局部特征和全局特征的三维模型检索方法。首先,运用蒙特卡洛算法在模型表面随机取点,计算随机点对间的D2距离和协方差距离,然后联合统计两种特征距离的分布概率,形成距离分布矩阵。最后采用Manhattan距离度量距离分布矩阵的相似性。实验结果表明,该算法可实现机械三维模型检索,检索性能明显优于两种经典算法。     

基于局部特征提取的棱柱类零件三维模型检索

针对三角网格表达的三维计算机辅助设计模型提出了一种新的表面局部特征检测方法,基于三维模型的扩展高斯图像对表面进行分割,采用测地线连接在某个方向可见的若干已分割区域,根据测地线的路径形成特征区域的测地连接图,该图是模型表面局部特征的一种形状表示。以测地连接图作为索引,基于散列表机制对三维模型进行检索。实验证明该方法对棱柱类零件的计算机辅助设计模型具有较好的检索效果。     

基于梯度方向直方图的热核特征提取方法

提出了一种适用于描述非刚性三维模型局部表面结构的特征提取方法,即基于梯度方向直方图的热核特征(HOGHKS)提取方法。该方法首先提取具有等距不变性的三维点热核信号,可以使后续提取的特征向量具有等距不变性和较好的稳定性;然后对热核信号的对数差分值进行梯度方向直方图统计,可以使构造出的特征向量对三维模型的尺度变化具有一定的不变性。该特征在一定程度上解决了HKS特征不具有尺度不变性、SI-HKS特征虽然具有尺度不变性但是需要将热核信号转换到频域进行描述会丢失一部分有效描述信息的问题。实验结果表明,与HKS特征和SI-HKS特征相比,HOG-HKS特征具有更好的检索效果。     

基于递归分割的机械零件三维形状结构检索方法

为实现设计重用,须对已有设计实例进行检索,实例检索中最为困难的是形状的相似性比较,为此提出基于递归分割的机械零件三维形状结构检索方法。生成模型凸包围盒获取机械零件的初始位置并对其进行归一化变换,再生成自适应有界分割面对实体进行分割,检测分割过程中实体的几何和拓扑参数变化,递归建立有序满二叉树,结合工程特征构建特征矢量,比较特征矢量的相似性获得非根结点实体的相似度,按广度优先变权遍历有序满二叉树,通过非根结点实体的相似度比较,获得各机械零件三维形状结构的相似度。将基于递归分割的机械零件三维形状结构检索方法在原型系统中对不同粒度的设计基元进行验证和应用,结果表明,该方法具有较高的计算效率和判断精度,能够快速准确地反映机械零件的总体轮廓形状和局部细节结构,对于实现设计重用提高设计效率具有重要意义。     

基于骨架和灰色关联分析相结合的机械零件三维模型检索

提出了一种将模型骨架和灰色关联分析相结合的机械零件三维模型检索方法。首先简化机械零件三维模型,忽略倒圆、倒角、孔等附加特征,得到无中空结构的连贯模型;然后基于电场法提取简化后的机械零件三维模型的骨架,所提取的骨架表达了零件模型的形状和拓扑结构特征,并将骨架转换成特征曲线;最后运用灰色关联分析方法计算特征曲线的相似关联度,从而得到机械零件三维模型的相似度。实例验证和实验分析表明,该方法能准确地检索出相似的机械零件三维模型。     

基于有向包围盒的三维CAD模型局部特征重用

为实现面向产品设计领域的三维模型局部特征的有效重用,提出一种基于有向包围盒的三维模型局部特征重用方法.首先,使用主成分分析方法获得参考模型中可重用局部特征和当前设计模型中待替换局部区域的有向包围盒.然后,计算两个包围盒的长宽高比值和主轴方向夹角.遍历可重用局部的几何特征参数,按照边长比例因子修改其形状尺寸和位置信息.最后,根据特征管理设计树,识别特征间父子关系,在设计模型中重建可重用局部特征,获得新的设计方案.实验表明,该方法能有效实现三维模型局部特征重用.     

三维CAD模型检索方法的优化研究

随着三维CAD模型库模型数量的增加,会导致其检索效率大幅度降低,针对这一问题,提出了一种基于机械结构形态的三维CAD模型检索优化方案。采用数据分组聚合技术,分析了三维模型相似性特征,提出了模型相似性比较矩阵、模型相似链等聚类方法,简化了模型检索流程;通过对分布式计算框架工作原理的分析,融合基于机械结构形态的三维CAD模型检索技术,提出了面向机械结构模型特征的分布式计算方法,构建了高效的三维CAD模型检索系统;最后,以美国普渡大学开发的ESB模型库为基础数据,进行了实验验证。研究结果表明:分布式计算技术的应用可以有效地优化基于机械结构形态的三维模型检索方法,解决三维模型检索的算力瓶颈问题,为机械结构三维模型分布式检索提供实践方法。     

一种基于形状的机械零件模型检索方法

分析了经典D2形状描述符的原理。针对经典D2描述符的不足,提出利用三维模型面片的法向量方向分布特征构造一个具有旋转不变性的形状描述符N2,并用一种相关反馈算法将N2描述符和D2描述符组合起来以获得更好的检索准确度。该方法充分利用了机械模型自身的特点,实验表明其检索准确性显著高于经典D2描述符,同时具有良好的计算效率。     

基于三维形状检索的电极成组分类算法研究与应用

针对型腔模具电火花成形加工生产中电极数控编程历史知识和经验的重用问题,根据成组技术的原理,提出了基于三维形状检索的电极分类和检索解决方法。其原理是基于电极的三维模型,通过建立在三维极半径曲面矩上的形状特征提取算法,获取电极的形状特征向量,定义闵可夫斯基距离相似性度量算子,自动进行电极类别的划分,进而获取电极标准加工工艺模板。采用形状检索技术来进行电极数控加工工艺分类和检索,可避免人的主观性和片面性,计算速度快,并可获得较高的分类质量和准确的检索结果。     

[材料成形中的数字化与智能化产品设计]法向算子和D2算子相结合的铸件三维模型分类算法

为了解决铸造生产中相同类型铸件的历史工艺复用问题，提出了一种法向算子和D2算子相结合的铸件三维模型分类算法。该方法从三维模型的面特征和点特征信息出发，分别提取三维模型的法向算子和D2算子特征描述符，通过度量新铸件模型和各类别模型特征描述符的相似性实现铸件模型分类。在企业实际生产的铸件模型库中的实验结果表明，该方法对常见的铸件类别有很好的特征识别效果，解决了D2算子作为预分类器时处理部分复杂模型时存在的特征不敏感的缺陷，可以获得准确率高的分类结果。     

估计多视点摄像机姿态的两步法

本文提出一种估计多个视点位置上的摄像机姿态的新算法,即两步估计法。该算法首先采用第一、二两幅图像上的特征匹配点重建出物体的局部模型,然后以局部模型作为世界坐标系的中心,利用物体模型上的空间点与图像特征点的对应关系,求解每个视点位置上的摄像机姿态。真实图像的实验结果表明,本文所提算法是有效的,重建模型上特征点的重投影误差小于1个象素。     

逆向工程在三维几何模型重构中的应用

利用三坐标测量机测量了电话听筒的几何外形,获取了几何表面的外形数据点群;利用逆向工程软件对点群数据进行消除噪声、数据重采样及提取特征线等处理;根据外形特征,从点群数据中提取其边界曲线;采用由点和曲线形成曲面的造型方法,成功进行了电话听筒三维几何曲面模型的重构.     

形状空间下的3D面貌相似性比较

开展了利用计算机自动比较两个3D面貌相似程度的研究。提出了一种在形状空间下基于测地线的3D面貌相似性比较的方法。该方法使用测地线近似表示3D面貌模型,然后将其变换到形状空间下,以对应测地线的平均测地距离作为两个3D面貌的相似性比较的依据。在公开的GAVADB三维面貌库上对14个人的28个3D面貌模型进行了实验,识别率达到92.86%以上,说明本方法可以将同一个人的不同模型与不同人的模型区分开。另外,使用提出的方法对不同人的3D面貌模型进行了相似性比较实验,结果表明使用本方法得出的相似程度的判断与人的主观判断相一致,说明本方法能够较好地反应3D面貌的相似程度。     

面向三维工序数模构建的特征标注方法研究

针对以三维工序数模开展工艺设计时尺寸标注工作量非常大的问题,提出了基于制造特征完成工序模型的自动标注的方法。首先,对零件MBD模型进行预处理,并对其尺寸标注信息进行提取;其次,基于零件MBD模型上特征的定位尺寸和工艺基准构建特征尺寸链,通过特征尺寸链换算求解工序尺寸,解决工艺设计中工艺基准与设计基准不重合的问题;然后,对其尺寸标注进行显示;最后,在UG平台下通过实例测试,验证了该方法的可行性和有效性。     

A low cost 3D shape measurement method based on a strip shifting pattern

We present a simple, low cost but fast 3D shape measurement method. There is no limitation on the object's material and texture. We use a projector to project a strip shifting pattern on the object, and a digital camera to record videos of the scene. The distortion of the strip shadow on the object is used to get the object's 3D information. A novel space-time edge finding method is introduced to position the shadow edge accurately. This edge finding method overcomes the effect of inter-reflection and high light. Using this space-time information, we can calculate the pixels' 3D coordinates. To get the 3D shape of an object with black texture, we improve the black strip pattern to a 3-color strip pattern. The bad data are filtered by a post-processing 3D filter, which makes full use of the neighborhoods' geometric constraints and the view point constraint. Meanwhile, our measurement method is fast, regardless of the complexity of the shape.     

基于空间编码投影法测量三维大物体面形

三维图像拼接技术是实现大型物体形貌测量的关键技术。本文在图像控制点约束的基础上,提出了一种实现三维图像拼接的新方法,即将一伪随机空间编码投射到一大型物体表面,然后用CCD在不同视角拍摄不同视场中的物体,利用重叠区域相同的某一窗口特征点进行配准,采用四元组法求取坐标转换矩阵,从而实现大范围自由曲面三维形貌的测量。实验结果表明：基于空间编码的图像拼接新方法,可以实现大尺度三维面形的测量。     

数控加工中复杂零件的快速建模技术

对复杂平面切割类零件进行结构特征分类和分析,通过切割结构的快速定体、定形和定性,探讨复杂切割类零件快速建模方法和途径,提出斜孔、斜槽在建模时的定位基准建立方法,适用特征造型的三维设计平台中的模具切割类零件的CAD/CAM建模.     

一种三维部件形状检索方法

提高基于实例设计的效果,有效的实例检索是关键之一。利用三维部件与其外包立方盒体积比作为特征提取的依据,提出了一种实例检索算法,能够处理形状不规则的产品部件实例。根据形状不规则部件形状特征分析的结果,首先进行部件方位规范化,接着分割计算体积比并建立相似度计算模型,最后根据检索结果提供相关反馈进行学习。在此基础上提出了不同精确度的部件实例索引方法。