1引言

髓蓠诗箅税技术黪发展兰维模燮已经在数字纯、纛揪现 实秘鼙褫纯镁域褥翻了应髑，劳显产生了兰绦模型数据痒。壶 子裹逼真度的三缨建模非常费时费力，若能对已有的兰缨模 型进彳亍复用将节省大嫩的开支．基予内容的兰维模型检索技
术突破了传统购关键字检索的蜀限，直接耐用三维模整特征 来建立索葶|和宪成检索．三维模型凡何楣似性院较算法怒基 于痰容懿三维模型检索系统的一个重点．慰不弱的模型进行 分类_秘检索的实成是如何确定不同模型龙阀的拥似魔，其核 心阀题是如何从已有模型摄取特征，以便予对模激的几何和 拓扑特性进行艇化描述H。j．
Ankerst方法纂予对三缨模毽所在空阏的分割，完整鳃空 蠲被努蘩成离散黪摹髭，这些单元对应蓑形状直方图的维数。 三维模型的三种切分模式：(1)球壳模式；(2)扇区模式；(3) 组合模式Hj．第三种模式以增加计苒量为代价，比起前两种
模式舆有更高的维数，霹浚描述更趣缀繁豹信意+
．4d盘erst方法的不足之处燕没有据扑傣怠纛夔要的形状
特征，识别能力不强H1。Song积Golshani提出在基予射线方

式采楼的綦霹ll上建囊赢方圈来攒述三维模型，但这秘方法只 考虑了模型与射线的最远交点，对模型信息的描述不够充分， 鬻此梭索效果不好释j．莱用单一特征缀难保证描述符麓包含 模型的所有信息，集成不褥盼形状特征可淡使他们优势互补， 受好的描述三维模型．Vranic联念三耪琴因的形状特征到一 个形状攒述镣中，可以捕获剃尽赋糍多的特征信息，比起使用 单一特征的方法稔索准确率有踢显提高，褪燕计算置太 大随j．Tang Yong等人程拓扑结构的基础上融入了统计特征， 迭舞了瑾憋的检索性熊，胃是这释方法对模型的簧求较
褰pJ。LuKe秘ZhaoFeng等入联含距离妻方图穰三维矩不变 的方法，不需要对模型进行预处埋，计算简单，可是检索准确 宰相对不高HJ．本文在Ankerst方法的基础上进行改进，掇出 熊过球心瓣旋转乎疆寒切分三维模鬟豹包銎踩，扶每令鞠分 单元审提敬露秘器籀孝卜僖患，形状描述符雹禽豹疼容簧躲巍 分，实验表明本文方法提高了检索准确率．

2模型谈处理 隽了捷三维模型瀵足平移零变性、缝放不变牲和旋转苯
变性，在对模狴进行特征撼取之前斋要对三维模型进行预处

牧穰靖期：2008．{)4-30基愈璎篷：困家“八穴童”离技术磷究发展谛翔熬金璜莓(2007AA701505)资髓；晷家鑫然锤学基金壤蠢(50675189)
炎韵；濒热省自然科学基衾项囊(F20060(067)疑璎．终者楚分：密翼，舅，1964年嫩，撼士，教授，CCF亵级会员，研究方向为虞拟现实技术
及其_陂用，软件工程化技术和信息安全；牵朋杰。男，1982年生。硕士研究生，研究方向为计葬图形学；笛梦雅，女。1965年生，博士，教授，研究穷 翔戈计算壤爨形学积多媒镕技术．耀，以实现篓雄模型的特征描述不变性．预处理糟经过平移、
旋转、缩放变换。平移变换将每个三维模型的质心移到坐标系 的原赢，缩敖变换使三维摸登表覆黪熹甓原点的平均距离隽
0．5，旋转变换使三维模攫的三个主轴与坐标系的3个坐标轴 黛合．由于本文需要提取拓扑特征，主轴方向的确定是一个关 键的闻题．在计算主轴融，我们采用麓惫形质心热权的主元分 菥(Pc疆)方法捧j，并稷据符号距离确定圭轴正方向。模登特 征的提取基于对模型所在空间的分割。首先找到模型的包围 球，精确计算量维模型的最小包围球悬十分耗时的，本文使用 Ritter的方法计算蹬这今包围球≯j。这星球心岛坐标琢熹鬟 含，r为包围球的半径，所以球的方稷式表示为：
R。l(x,y，z)’I，+y2+≯《，l          (1)
藤漭．
蝶岁

图1  Ankcrst球壳扇区组合模型
Fig。I    Ankcrst’s shell-sector   combination  model

采用Ankcrst的球壳扇酝组合模式对兰维模型的包围球进行 分割，如图I所示．
3特征提取

本文需要提取三维模烈的形状直方图和表征模型拓扑信 息的相交点和朗环信息．在模型预处理酴段已经宠成了对模 篓所在空闻豹分裁，统计簿个留分擎蠢孛点的拿数稳模饔所 有点个数的比例，构成模趔的形状童方图．
3．1  Ankerst方法的不遐
Ankorst筹法基予大爨的统计数据，垂手镤燮黢点是遂撬 的，所以当两个模型的对应切分部矜所占空闻体积相同时，对 随机点的覆盖也是相同的，因此他们的形状直方豳就相同．如 图2所示．

⑧一耋 ②咖
斓2两个不同物体的形状直方图
Fig．2  Shape histogram of two different objects
霹以容茹鳇分辨出这是嚣个不麓鳇耨体，霹楚巅蘑形状 童方图的方法计算机会把他们确定成相似的。导致检索准确 率下降．为解决这个问题，在形状直方网特征的基础上融合能 表征横型拓扑特征的信息，这榉就能增强描述符的识别能力，
掇瓷检索准确率。
3．2算法改进
Ankerst方法生要考虑兰维模型的空间位置分布情况，有
些模越从视觉角度来看，其妊拎是很相似(或不相似)的。使 臻Ankerst方法镶难表达遗这种性爱。拓矜特薤主簧攫取兹 体不同组成部分搁互之间的述接关系．羔维模型拓扑不仅可
以有效的描述其腧部和结构特征，并且在经过旋转、拉伸、网 搔麓化、缨分、变形等三维模熬基本操作麓，也有稷努瓣稳定 性．瑙ARkol葛t鲶方法珏1对模戮进行分割得到模墅的形状直 方图盾，旋转过球心的平面计算平面与模测的交点．为了简化 计算，只计算乎薅上的线段(球心到最辨滕球壳之间的线段)
与模黧鹩交点．这些交点就梅成了拓孝卜特征的基本要索。 利用Gray方法¨叫从这些点提取闭环信息，首先对这些
点定义初始值如公式(2)所示：
呲。。删×甄MA翩Xq,sG)(．慨q)-G。(，mG)两        (2)
MAXq．，go(口)表示从球心按照最短路径算法可能走过的最长 距离，G(辫)表示移}分测地距嬲。
然孱，把这璺赢按照DijskU溉算法组成堆结构，算法每执 行一次就会把拥有最小值的点从堆中移除，同时它的邻居节 点的德相应的被修改．这样测地波阵面就会从一个点向三角 蘑劈的中心方惫增长，娄鼹个侧建渡樱交时就产垒了麓舔 (拓扑倍息)然后把这两个波合并成一个波面继续增长，直到 最后形成一个波丽算法结束．闭环提取如网3所示．(责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）