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随着三维数字化设备的日益普及和几何造型软件功能的不断完善，三维网格模型的创建变得越来越容易。同时互联网技术的成熟和大众化，使人们可以更方便地发布、下载大量的网格模型资源。因此，如何对大量的网格模型进行分类、检索等管理工作成为目前突出的问题。对三维模型进行分类和检索的关键问题是如何确定不同模型之间的相似性，其中的核心问题之一就是如何从模型中提取特征，以便对模型的几何或拓扑特性进行量化描述。
由于目前还没有一种通用的三维模型特征描述方法，本文在研究了三维模型检索相关工作的基础上，根据三维模型的特点，提出了一种基于体积分布的模型特征描述方法，并在此基础上，进行了三维模型检索及其相关技术的研究。本文的主要工作可以概括为以下几个方面：
1) 提出了一种新的三维模型特征描述方法：体积分布特征，并给出了提取算法
根据三维模型的特点，本文提出了一种基于体积分布的模型特征描述方法，并给出了特征提取算法。在采用半边数据结构作为三维模型数据表示结构的基础上，通过模型的归一化、轴向剖分、多边形面积计算等处理步骤，计算出模型的体积分布特征。本文的模型体积分布特征用三条曲线来描述，基于这样的描述可以计算模型之间的相似度。
2) 给出了基于体积分布特征的模型相似度比较算法
在讨论了多种距离度量算法及检索算法性能评价方法的基础上，针对三维模型的体积分布特征，进行了三种距离度量算法的实验，根据算法的性能评价方法，我们发现Minkowski距离中的L1距离具有比较好的性能；同时还经过多种剖分层数实验，确定了64层为最佳剖分层数。本文还进行了该算法的效率和鲁棒性实验，得到较好的结果。综合来看，本文算法提供了较快的速度和可以接受的精度，同时提供了较强的鲁棒性，比较适用于对速度要求比较高的应用场合。
3) 研究了基于体积分布特征的三维模型聚类处理技术
聚类能把三维模型库自动分成多个分类，每个分类中的模型相类似而类之间差异较大。这样不仅可以分类浏览和处理，传输时也可以以分类为单位提高效率；而且利用聚类的结果还能起到加快检索速度的作用。结合本文提出的特征抽取和比较算法，本文选取了凝聚的层次聚类算法实现了三维模型的聚类。
4) 提出了两种基于体积分布特征的快速检索机制
检索过程中，常用的做法是通过把用户提交的检索模型和库中所有模型进行逐一比较得到检索结果。当模型库很大时这种方法显然效率不高。本文提出了两种快速检索机制：基于聚类的快速检索机制和基于三角不等式的快速检索机制。实验表明：基于聚类的快速检索机制，其检索速度是普通遍历检索的9.02倍，但有少量精度损失：基于三角不等式的快速检索机制，其检索速度是普通遍历检索的3.14倍，并且没有精度损失。
在提出了三维模型检索的各个关键问题解决方案的基础上，本文实现了一个基于体积分布特征的三维模型检索原型系统，系统很好地印证了本文提出的各项处理技术的有效性。同时为了更好地展示实验结果和便于交流学习，本文又实现了基于Web的三维模型检索系统，并且已经发布到网上，网址为http：//210.28.132.67/3DR/index．jsp。