论文部分内容阅读
随着三维模型数量的迅速增加，三维模型语义检索技术研究的重要性日益凸显。针对大规模三维模型数据库语义检索需求，本文提出了一种新的三维模型自动语义标注方法，剖析了三维模型内容特征和语义词汇特征之间的四种关系，设计了适合三维模型检索应用的语义描述方法，建立了高层语义特征和低层内容特征之间的桥梁，构建了基于标注内容的三维模型语义检索体系框架。
论文研究的主要创新点有：
(1)针对复杂三维模型内容特征提取的预处理问题，提出一种基于正八面体剖分的三维模型均匀分区采样算法。构造正八面体的四次球面剖分算子，计算剖分后球面锥体单元边界，定位剖分单元内相应数目的采样点。分区方法在球面形成等间隔的三角网格，将单位球平分为均匀三维区间单元，采样方法符合视觉习惯，获取采样结果均匀，且算法复杂度低。
(2)针对三维模型形状相似度比较需要，提出基于三维模型对称变换的形状特征描述符。改进三维空间点曲率计算方法，确定模型顶点之间的空间欧几罩德变换关系；改进CURE聚类方法，完成对称空间聚类；构造空间对称区域形状描述符，提供有效的三维模型内容相似度比较方法。利用此方法进行三维模型检索，其结果与其它三维模型内容检索算法比较，在效率和效果上都有很大程度提高。
(3)针对语义词汇之间相似度计算需要，提出一种基于WordNet本体结构的语义相似度计算方法。分析WordNet语义关系，构建本体结构模型：改进词汇概念信息量计算方法，采用本体层次结构的深度、宽度、同义词集密度信息计算词汇信息量；利用语义排歧策略消除语义词汇二义性，提高语义词汇相似度计算的准确性。实验结果证明，这种语义相似度计算方法符合三维模型标注的应用需求，且效果优于其它算法。
(4)针对三维模型语义检索应用，提出一种新的三维模型语义自动标注方法。建立三维模型内容特征和语义特征之间的映射关系，融合三维模型内容特征相似度计算和本体语义相似度计算方法，利用样本库中相似模型包含的词汇概率信息和模型相似度值，计算待标注模型的语义词汇概念。实验证明了模型自动标注算法的有效性，且模型标注信息具有较高的准确性。
本文方法提高了三维模型的标注效率，将标注结果应用于三维模型语义检索中，检索的准确率和实现效率与同类算法相比均有较大程度的提高，研究具有重要的理论意义与应用价值。最后将研究的算法及相关技术内容实现并搭建系统平台。