基于正交投影的三维模型相似性比较算法研究*

提出了一种基于二维正交投影图像的三维模型相似性比较算法。首先计算三维模型的二维正交投影图像,然后提取二维正交投影图像的边缘轮廓夹角特征,并比较这些二维正交投影图像的相似性,最后通过二维正交投影图像的轮廓相似性来获取三维模型的相似性。实验验证了该算法的可行性,并且其对于三维模型检索所要求的平移、旋转和缩放不变性具有较好的鲁棒性。     

基于相似性学习的三维模型最优视图选择算法

针对已有最优视图度量难以适用于不同类型的三维模型,提出基于用户知识、在模型库中为各类模型建立最优视图样例,并在此基础上进行相似性学习,根据相似性度量获得输入模型最优视图的选择算法.首先采用AdaBoost算法对输入三维模型形状特征进行相似性学习,得到该模型的最优视图样例;然后将输入模型从不同视点得到的渲染视图和最优视图样例进行形状相似性分析,以相似度最高者作为输入模型的最优视图.实验结果表明,采用文中算法得到的最优视图不仅可以有效地逼近用户选择结果,而且具有较好的稳定性.     

一种基于球面调和描述子的3维模型相似性比较算法

提出了一种基于球面调和描述子的3维模型相似性比较算法。首先,对3维模型进行一分为二的递归分解,然后对每次递归分解得到的3维模型顶点集合进行球面映射得到其球面图像,最后计算所有球面图像的球面调和描述子得到3维模型的特征二叉树。通过对3维模型特征二叉树进行相似性比较可以得到3维模型的相似性。实验结果表明,该算法不仅能较好地比较3维模型相似性,而且对坐标系旋转变换、模型噪声、网格简化和细分具有较好的鲁棒性。     

基于复球面映射的产品形状相似性度量算法

在产品外观设计专利侵权纠纷的判定中,缺乏科学、客观、定量的评判依据。为此,提出一种改进的基于复球面映射的产品形状相似性度量算法。以STL模型表征产品三维模型的几何形状特征,将模型表面面片映射到经过经纬划分的最小外接球上,得到包含面片法向、面积和空间位置信息的特征描述子,利用统计特征方法计算模型之间的相似度。实验结果表明,该算法具有较好的稳定性和可靠性。     

基于区域分割的三角网格模型相似性比较

为了在工程应用中检索已有的三角网格模型,以便重用相应零件的设计信息,节省设计和加工成本,提出一种基于区域分割技术的三角网格模型相似性比较算法。依据三角网格模型的球面图像将模型分割为若干个区域;对每个分割得到的区域用一个10维向量表达其形状的几何特征和拓扑特征,一个三角网格模型的特征即可通过各分割区域所对应的10维向量组成的向量组表达;将该向量组作为三角网格模型的形状描述子,两个三角网格模型的相似性可通过相对应的形状描述子间的相似性表达。将描述子中的每个向量看成是一个带有属性的节点,通过两组节点组成的完全二分图的最优匹配进行两个形状描述子之间的相似性比较,实现两个三角网格模型之间的相似性比较。实验结果表明,该算法有效可行。     

基于形状分布的三维骨骼的相似性度量

文中应用形状分布算法度量由CT数据重建出的三维骨骼的相似度,并提出了改进.基本步骤是:在模型表面选择随机点,计算每两点间的距离,以形状分布函数来构建形状分布直方图,通过比较形状分布直方图来给出不同骨骼间的相似度.实验表明,该方法能够准确度量骨骼的相似性.     

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.     

三维工序模型几何演变序列的相似性度量

针对传统的基于"相似零件结构有相似工艺"准则的知识检索方法造成知识重用粒度大等缺点,提出一种基于三维工序模型序列演变过程的工艺相似性度量方法.首先利用具有仿射不变性的一组物理特征量,即形状描述元,表达三维工序模型几何形状的特征值;然后通过比较形状描述元的差异获取三维工序模型序列中发生几何变化的体素;再由发生几何变化的体素构建相邻两道工序模型之间几何变化的属性邻接图,并利用属性邻接图所构成的序列表达工序模型几何演变过程;最后通过度量属性邻接图序列之间的相似性实现工艺相似性度量方法,实例结果表明,该方法是有效的.     

基于区域分割的三维自由曲面相似性评价算法

为了在工程应用中检索已有的三维CAD模型,以便重用相应零件的设计信息,节省设计和加工成本,提出一种基于曲面分割技术的CAD自由曲面相似性评价算法.依据曲面的曲率将自由曲面分割成具有相对固定曲率特征的不同区域;对每个分割得到的区域用一个7维向量表达其形状的几何特征和拓扑特征,一个自由曲面形状特征即可通过各分割区域所对应的7维向量组成的向量组表达;将该向量组作为自由曲面的形状描述子,2个自由曲面的相似性可通过相对应的形状描述子间的相似性表达.在评价2个曲面形状描述子的相似性时,将描述子中的每个向量看成是一个带有属性的节点,2个形状描述子所对应的2组属性节点可看成是一个二分图,2组属性节点间相应节点距离看成是二分图的权值,并利用赋权二分图最优匹配的算法求出2组属性节点的相似性,实现2个自由曲面之间的相似性评价.实验结果表明,该算法是有效、可行的.     

3维模型形状相似性比较算法综述

随着3维模型使用得日益广泛,对3维模型检索系统的研究,近年来日益受到了国内外广大研究人员的关注。3维模型形状相似性比较算法是3维模型检索系统的主要研究问题之一,很多学者对其进行了深入的研究并提出了很多算法。为了使人们对该领域现状有个概略了解,首先介绍了3维模型检索系统,同时回顾了近几年来3维模型检索技术的发展概况,并且从3维模型检索系统实用性的角度分析了3维模型形状相似性比较算法所应该具备的特点;然后对3维模型形状相似性比较算法进行了分类综述,同时分析了它们的特点,并对其中的一些算法进行了检索对比实验;最后归纳了3维模型形状相似性比较算法研究所面临的困难和挑战,指出了进一步研究此问题的发展空间,并对此问题进行了展望。     

一种基于2维多边形集相似性的3维模型检索方法

提出了一种基于2维多边形集相似性度量的3维模型检索方法，它的主要思想是用一组沿着特定方向的2维切片表示3维模型，其中这些2维切片由多个多边形组成，从而将3维形状之间的匹配问题转换为多边形集之间的相似性度量问题。这种方法涉及以下3个问题：切片方向的选择、切割方法和多边形集之间的相似性度量。针对这些问题，分别给出了相应的方法和规则，并通过实验验证了这种方法的有效性。     

基于形状分布的三维骨骼的相似性度量

文中应用形状分布算法度量由CT数据重建出的三维骨骼的相似度,并提出了改进。基本步骤是:在模型表面选择随机点,计算每两点间的距离,以形状分布函数来构建形状分布直方图,通过比较形状分布直方图来给出不同骨骼间的相似度。实验表明,该方法能够准确度量骨骼的相似性。     

A Framework for Exploring Multidimensional Data with 3D Projections

Visualization of high‐dimensional data requires a mapping to a visual space. Whenever the goal is to preserve similarity relations a frequent strategy is to use 2D projections, which afford intuitive interactive exploration, e.g., by users locating and selecting groups and gradually drilling down to individual objects. In this paper, we propose a framework for projecting high‐dimensional data to 3D visual spaces, based on a generalization of the Least‐Square Projection (LSP). We compare projections to 2D and 3D visual spaces both quantitatively and through a user study considering certain exploration tasks. The quantitative analysis confirms that 3D projections outperform 2D projections in terms of precision. The user study indicates that certain tasks can be more reliably and confidently answered with 3D projections. Nonetheless, as 3D projections are displayed on 2D screens, interaction is more difficult. Therefore, we incorporate suitable interaction functionalities into a framework that supports 3D transformations, predefined optimal 2D views, coordinated 2D and 3D views, and hierarchical 3D cluster definition and exploration. For visually encoding data clusters in a 3D setup, we employ color coding of projected data points as well as four types of surface renderings. A second user study evaluates the suitability of these visual encodings. Several examples illustrate the framework's applicability for both visual exploration of multidimensional abstract (non‐spatial) data as well as the feature space of multi‐variate spatial data.     

Spherical Correlation of Visual Representations for 3D Model Retrieval

In recent years we have seen a tremendous growth in the amount of freely available 3D content, in part due to breakthroughs for 3D model design and acquisition. For example, advances in range sensor technology and design software have dramatically reduced the manual labor required to construct 3D models. As collections of 3D content continue to grow rapidly, the ability to perform fast and accurate retrieval from a database of models has become a necessity. At the core of this retrieval task is the fundamental challenge of defining and evaluating similarity between 3D shapes. Some effective methods dealing with this challenge consider similarity measures based on the visual appearance of models. While collections of rendered images are discriminative for retrieval tasks, such representations come with a few inherent limitations such as restrictions in the image viewpoint sampling and high computational costs. In this paper we present a novel algorithm for model similarity that addresses these issues. Our proposed method exploits techniques from spherical signal processing to efficiently evaluate a visual similarity measure between models. Extensive evaluations on multiple datasets are provided.     

多特征动态融合的三维模型检索方法

提出一种基于二维正交投影图像的多特征动态融合的三维模型检索方法.首先计算三维模型的二维正交投影图像,然后提取二维正交投影图像的投影直方图和Zernike矩特征,通过加权求和在输出层融合,得到总体上模型间的相似度.每种特征采用动态权值,针对输入查询模型的不同,根据用户反馈自动更新知识库中的权值.实验表明,该方法在提高检索准确率的同时,也能保证检索效率.     

Constructive Visual Analytics for Text Similarity Detection

Detecting similarity between texts is a frequently encountered text mining task. Because the measurement of similarity is typically composed of a number of metrics, and some measures are sensitive to subjective interpretation, a generic detector obtained using machine learning often has difficulties balancing the roles of different metrics according to the semantic context exhibited in a specific collection of texts. In order to facilitate human interaction in a visual analytics process for text similarity detection, we first map the problem of pairwise sequence comparison to that of image processing, allowing patterns of similarity to be visualized as a 2D pixelmap. We then devise a visual interface to enable users to construct and experiment with different detectors using primitive metrics, in a way similar to constructing an image processing pipeline. We deployed this new approach for the identification of commonplaces in 18th‐century literary and print culture. Domain experts were then able to make use of the prototype system to derive new scholarly discoveries and generate new hypotheses.