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SC特征的叶片图像识别研究

提出一种基于改进SC形状上下文描述子的叶片图像特征提取方法.利用颜色聚类分割图像,使用Ostu算子实现二值化处理,提取图像边缘轮廓,结合形状上下文(SC)描述子提取图像轮廓特征,计算匹配代价矩阵,利用匈牙利算法获得最小匹配代价.结果表明该算法具有较高的识别准确度.     

拱序列的曲线描述与匹配

目的 曲线匹配是计算机视觉和图像处理中的一个重要问题;判定几何图形形状相似性,得到与人类认知一致的结果,是目前的曲线描述与分类算法不能很好解决的问题。针对曲线匹配和几何图形形状的相似性判定,提出一种有效快速的基于拱序列的曲线匹配与相似性判定算法。方法 提取曲线的角点,将曲线表示为一连串相互重叠的拱序列。对于拱序列中的每一个拱,使用拱描述子进行描述。利用拱描述子,使用动态规划方法,实现对拱序列的匹配和相似性判定。结果 为了验证本文算法,将基于拱序列的曲线描述与匹配方法应用于轮廓的拼接与几何图形的相似性比较。在轮廓拼接实验中,基于拱序列的曲线描述与匹配方法准确完成碎片轮廓的拼接和地图轮廓的拼接。在几何图形相似性的交叉度量实验中,基于拱序列的曲线描述与匹配方法可以准确反映出图形的相似程度,正确判断两幅图像是否属于同一类型。在判定不同相似程度的形状对的实验中,本文算法可以给出与人类判断相同的结果,相比较基于链码特征、多尺度不变量、形状上下文和GCT（geometry complex transform）变换算法,本文算法的距离值更好地反映出图像的相似程度。结论 理论和实验表明,该算法可有效地描述曲线、匹配曲线,及准确判断几何图形的相似性,给出与人类视觉判定一致的结果。该算法可用于基于轮廓的图像拼接和几何图形相似性的判定。     

一种基于形状的图像信息检索方法

该文把一幅图像看成是由一些区域构成的,这些区域在其内部有着颜色或纹理等方面的相似性,图像的形状由这些区域的边界线及其空间关系来描述.要根据图像中所包含的物体或场景在形状方面的特征进行检索,关键问题是形状相似性的度量及其空间关系的表示与匹配.文章应用变形模板匹配技术,提出了较为合理的简单形状相似性计算方法,而这些简单形状之间的空间关系则由二维集合串来表示.文章还给出了空间关系匹配算法,在检索方法上,将整个检索过程分为初级检索、检索求精与空间关系匹配3个阶段.实验表明,此方法既有较高的检索速度,又有较高的检索精度.     

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。     

形状的圆内距离变换

目的 形状的描述、匹配、相似性判定和检索是计算机视觉和图像识别的基本问题,也是一个开问题。在目前公开的方法中,除了只能应用于简单形状的几何复变换和基于边界的傅里叶描述子外,其他的方法均不能由构建的形状特征描述符重建原形状,因此不能保证所建立的形状特征能客观地描述原形状。本文提出了形状的圆内距离变换,该方法所建立的描述符可用于形状匹配、相似性度量和形状检索。该方法是可逆的,也就是可以从形状描述符重建原形状。方法 形状的圆内距离变换通过在形状的最小外接圆内旋转和切分形状,求出形状相邻切分点之间的距离,并由此构建形状的特征矩阵。对于任意相似的形状,从理论上证明了形状的圆内距离变换具有缩放、旋转和位移不变性。结果 对发生了形变、扭曲和仿射变换的形状,采用圆内距离变换方法进行了形状的相似性度量、检索和重建实验,结果表明,形状的圆内距离变换可以准确地描述形状、度量形状的相似性、检索形状并重建原形状。在形状的相似性度量上,形状的圆内距离变换能给出与人类视觉一致的结果,并且当两个形状相似时,还能计算出它们的尺度缩放和角度旋转。通过与经典的方法,包括形状上下文方法、傅里叶描述子方法、拉东柱状图方法,针对典型的MPEG-7形状库进行对比实验,发现形状的圆内距离变换在形状检索的综合得分上相比这些经典方法提高了近20%。结论 形状的圆内距离变换在形状的描述、相似性判定和检索上是有效和可逆的,具有广泛的可适用性且优于本文比较的其他经典方法。     

结合轮廓与形状特征的仿射形状匹配

目的 针对仿射变换下形状匹配中存在的描述子对形状的描述能力不足,以及描述子计算耗时大的问题,改进基于所有图像点投影的方法,提出一种利用轮廓计算投影面积的仿射形状匹配算法。方法 该算法分为粗匹配和精匹配两个阶段。粗匹配阶段以CSS角点作为备选特征点,首先统计轮廓投影面积分布作为特征点描述子;然后利用动态规划蚁群算法匹配两幅图片公共特征点序列,并将匹配好的特征点序列记为对应的新特征点;最后采用该新特征点划分目标曲线,得到对应的轮廓曲线;这一阶段的目的是对形状的筛选以及寻找一致的轮廓特征点,同时完成轮廓曲线的划分。精匹配阶段,采用小波仿射不变描述子,对粗匹配阶段匹配代价最小的5%的目标进行对应曲线匹配,得到精匹配阶段的匹配代价,从而实现对仿射目标的识别;精匹配弥补了描述子对轮廓细节描述不足的问题。结果 算法的平均检索速度比传统基于形状投影分布描述子提高44.3%,在MPEG-7图像库上的检索效果为98.65%,在MPEG-7仿射图像库上的查准率与查全率综合评价指标比传统的基于形状投影分布描述子高3.1%,比形状上下文高25%。结论 本文算法匹配效果好,效率高,抗噪性强,解决了仿射描述子计算速度慢、描述能力不足的问题,能有效地应用于仿射形状匹配与检索领域。     

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.     

基于轮廓分割的形状匹配新方法

提出了基于轮廓分割的形状描述方法,用来进行形状匹配.首先,使用离散曲线演化将形状轮廓简化成具有N个顶点的多边形,并通过去除其中的凹点得到多边形凸点的集合;然后,对由凸点形成的轮廓片段提取角度和曲率特征,得到形状描述子;最后通过匈牙利算法进行轮廓片段之间的距离矩阵的最小代价和计算,从而得到两个形状之间的相似度.基于MPEG-7图像库上的实验证明了本文方法能很好地反映形状的特征,具有较好的匹配效果.     

用于形状识别的目标轮廓无序点集描述与匹配

将目标形状的轮廓看成一个无序的点集,从中抽取形状特征,用于快速而有效的目标识别是形状分析任务中的挑战性问题.针对该问题,提出了一种基于复杂网络模型的形状描述和识别方法.该方法提出用一种自组织的网络动态演化模型构成一个分层的描述框架,在网络动态演化的每一个时刻,对网络分别进行局部测量和全局测量,抽取网络的无权特征和加权特征.在形状匹配阶段,用获得的局部描述子和全局描述子分别进行局部匹配（基于Hausdorff距离）和全局匹配（基于L₁距离）,组合两种匹配的距离值构成对形状的差异度度量.用标准的测试集对所提出的方法进行性能测试,实验结果表明,所提出的算法能够快速而又鲁棒地完成较高精度的形状识别任务.     

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。     

一种三维模型形状检索描述符

为了解决基于关键字的搜索方式不能准确查找三维模型的问题,对三角网格形式的三维模型提出一种基于内容的模型搜索算法.首先将模型中的三角网格再次划分,增加形状函数的维度,定义了一种新的三维模型形状函数,以提高形状函数的准确性;然后确定三维模型的极轴,将三维模型绕任意轴的旋转转换为绕极轴旋转,增强了球面调和方法提取的形状描述符旋转不变性;最后根据形状描述符之间的欧氏距离来度量三维模型的相似程度.实验结果表明,该算法适用于基于内容的三维模型搜索,并且在准确性和时效性方面都令人满意.     

同心球面网格最远距离特征的三维模型检索方法

距离是三维模型特征提取中最有效、直观,也最容易让人理解的特征之一。目前基于距离信息类特征提取算法因为需要大量计算射线与模型面片的交点,时间耗费很大。针对这一问题,提出了同心球面网格最远距离特征描述子,细分三维模型,统计落人各球面网格上面片中心的最远距离,构造层次深度球面上的距离函数,然后对构造球面函数进行球面调和分析,截取球面调和系数作为特征向量。实验结果表明其检索性能优于其他同类基于距离的特征描述算法,计算时间花费也最少,计算复杂度仅为O（n）。     

基于表面颜色属性的三维模型检索

对基于表面属性的三维模型检索进行研究,提出了基于面积颜色分布、基于球面颜色分布、基于颜色球面调和的三维模型检索方法以及基于表面属性的融合方法.通过对模型表面进行按面积均匀采样来获取其颜色分布信息后形成基于面积颜色分布的特征.通过对模型进行均匀球面采样获取颜色分布信息形成基于球面颜色分布的特征.通过首先将模型表面颜色信息按等经纬度球面采样映射为球面函数,然后对其进行球面调和变换形成颜色球面调和特征.融合特征通过对以上特征的两组或3组依一定权值组合而得到.为验证基于表面属性的三维模型检索方法的效果,建立了一个包含有1171个颜色模型的测试库.实验结果表明以上方法均对基于表面属性的三维模型检索具有较好的检索效果且融合特征可以得到优于任何单一特征的检索效果.     

基于范例匹配的卡通形象设计方法研究

针对动画卡通形象的特点,选取典型卡通形象范例,并分割出范例图元形成图元库。利用傅里叶形状描述方法统一描绘用户输入草图和范例图元的轮廓特征,用输入草图的特征检索图元库,得到相似的范例图元,通过交互方式调整和修改图元,进而生成个性化的卡通形象。实验结果表明,该方法生成的卡通形象基本符合用户的设计意图。