基于手绘草图集成描述子的三维模型检索方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110569386A(43)申请公布日2019.12.13(21)申请号201910869044.0(22)申请日2019.09.16(71)申请人哈尔滨理工大学地址150080黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路52号哈尔滨理工大学(72)发明人高雪瑶伊明张春祥(51)Int.Cl.G06F16/583(2019.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称基于手绘草图集成描述子的三维模型检索方法(57)摘要本发明提出了一种基于手绘草图集成描述子的三维模型检索方法，该方法首先对三维模型按照固定投影的方法获取62幅视图集。在视图集中选取轮廓特征最长的24幅二维视图作为三维模型的最优特征视图集。然后，构建融合全局视图特征和二维形状分布的集成描述子。接着对手绘草图进行降噪处理，利用集成描述子提取手绘草图和二维视图的特征。最后利用欧式距离计算草图与二维视图的相似性，检索出与草图近似的二维视图对应的三维模型。此方法首先利用多视图固定投影的方法来解决三维模型降维时特征丢失的问题；其次采用手绘草图降噪方法提高草图精度；最后利用区域特征(全局视图特征)与边界轮廓特征(二维形状分布)结合的集成描述子解决了单一特征描述子特征描述不全的问题。CN110569386ACN110569386A权利要求书1/2页1.基于手绘草图集成描述子的三维模型检索方法，包括以下几个步骤。步骤1：使用固定投影方法对三维模型进行投影，将多个虚拟摄像机投影呈现的62张图像作为视图集，并采取特征最显著的24张视图作为最优视图集。步骤2：本发明对草图进行降噪处理，包括删除冗余笔画和闭合检查等。步骤3：对二维视图进行特征提取，特征描述符包括全局视图特征和形状区域特征，全局视图特征包含Zernike矩和傅里叶描述符，形状区域特征包括二维形状分布，该特征描述符本发明中称之为集成描述子。步骤4：在检索模型时，以二维草图作为输入，经过降噪处理，利用集成描述子提取草图特征，提取待查询数据库中三维模型对应的特征，计算草图与三维模型对应特征的欧式距离。最终将相似度最高的8个模型作为检索结果输出到检索列表。2.根据权利要求1所述的基于手绘草图集成描述子的三维模型检索方法，其特征在于，所述步骤1的具体步骤为。步骤1-1对数据库中的每个三维模型进行处理。模型的中心设置在三维坐标系的中心，将虚拟摄像机放在该模型上方。步骤1-2将模型以每步30度，在经度和纬度方向上旋转360度，生成62张视图。步骤1-3在62张视图上，使用轮廓长度作为测量二维视图所包含信息量的指标。选取其中轮廓长度最长的24张视图作为最优视图集。3.根据权利要求1所述的基于手绘草图集成描述子的三维模型检索方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤为。步骤2-1采用判断曲率值的方法消除冗余笔画，笔画L采样后可表示为L＝{pi|0＜＝i＜n}。假定一个曲率值记录绘制笔画的首部和尾部。计算L的最小外包矩阵的对角线长度length，计算笔画中曲率最大的点。若该点的曲率大于0.8，并且到达首部或者尾部的长度小于length*0.1，则从这个点开始删除直到首部或者尾部。步骤2-2在用户绘制一个封闭曲线时，可能会造成起点与终点交叉或者分离的情况。闭合曲线上任意采样点的偏移角度累加和是2π，如果大于2π，则出现交叉情况，如果小于2π，则出现分离情况。若是交叉情况，则记录交叉点，删除交叉点到两端点的冗余线段。若是分离情况，则计算两端点的中间结点，将中间结点作为两端点的闭合中点。4.根据权利要求1所述的基于手绘草图集成描述子的三维模型检索方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤为。步骤3-1提取二维视图的Zernike矩，定义一组在单位圆上的复值函数集Vnm(x,y)，表示在单位圆内的任何平方可积函数。其计算公式：Vnm(x,y)＝Vnm(ρ,θ)＝Rnm(ρ)exp(jmθ)其中，ρ表示原点到点(x,y)的矢量长度，θ是矢量ρ与x轴逆时针方向的夹角，j是复数单位，n，m是Zernike矩的维数，f(x,y)的Zernike矩，其计算公式：步骤3-2提取二维视图的傅里叶描述符。在进行傅里叶变换之前，需要将其转换为一维形状表示，计算外轮廓边界点{P{xi,yi}|i＝1,...,N}的重心，其计算公式：2CN110569386A权利要求书2/2页根据重心定义重心距离，其计算公式：221/2r(i)＝([x(i)-xc]+[y(i)-yc])对r(i)进行离散傅里叶变换得到傅里叶系数，其计算公式：傅里叶系数R(n)除以第一个系数R(0)就得到了傅里叶描述符，其计算公式：步骤3-3采用D2形状描述符来描述二维视图的形状区域特征，其计算公式：(xi,yi)和(xj,yj)为二维视图上的