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基于图的三维形状匹配的开题报告
一、研究方向
随着三维形状数据在现实世界中的广泛应用，如CAD、计算机游戏、医疗和机器人等领域，三维形状匹配成为了一个热门的话题。现有的三维形状匹配方法主要基于局部特征匹配和全局特征匹配，但大多数方法主要关注形状相似性而忽略了拓扑结构的问题。
本研究主要关注基于图的三维形状匹配，其中图结构用于表示三维形状。图结构提供了对形状的拓扑结构的明确描述，例如，图中的节点表示三维形状的顶点，边表示顶点之间的关系。利用图结构可以更好地捕捉形状的拓扑结构信息，从而更准确地进行形状匹配。同时，本研究还将在三维形状匹配中考虑到局部特征和全局特征的影响。
二、研究目标
本研究的目标是设计并实现一个基于图的三维形状匹配算法，在匹配过程中考虑到形状的拓扑结构、局部特征和全局特征等因素，以提高匹配的准确性和鲁棒性。具体来说，本研究的目标如下：
1.提出一种基于图的三维形状匹配方法，在匹配过程中考虑形状的拓扑结构、局部特征和全局特征，并探讨这些因素对匹配的影响。
2.设计一种自适应权重策略，用于调整拓扑结构、局部特征和全局特征的权重，以便在不同的形状数据集上获得最佳匹配结果。
3.验证所提出的方法的有效性和鲁棒性，并将其与现有方法进行比较。
三、研究内容和方法
本研究的核心内容是基于图的三维形状匹配。我们将在以下几个方面进行研究：
1.图结构的构建：我们将尝试不同的方法来构建三维形状的图结构，例如，基于划分、基于重心、基于局部特征等方法。
2.特征提取：我们将提取局部特征和全局特征来描述三维形状。对于局部特征，我们将尝试使用SIFT、SHOT、FPFH等算法来提取关键点和描述符。对于全局特征，我们将使用基于几何形状的描述符来描述形状的整体特征。
3.匹配算法设计：我们将设计一种基于图的匹配算法，以实现形状的匹配。在匹配过程中，我们将综合考虑拓扑结构、局部特征和全局特征，并采用自适应的权重调整算法来确定不同特征之间的权重。
4.实验及数据分析：我们将使用公开的三维形状数据集来验证所提出的匹配方法。在实验中，我们将使用常见的性能指标来评估所提出的方法的准确性和鲁棒性，例如，正确匹配率、漏检率、误检率等。对实验结果进行分析，以展示所提出的算法的优越性。
四、研究意义
本研究的意义如下：
1.基于图的三维形状匹配方法可以更好地捕捉形状的拓扑结构，从而提高匹配的准确性和鲁棒性。
2.探索拓扑结构、局部特征和全局特征等因素之间的关系，有助于深入理解三维形状的结构和特征。
3.所提出的自适应权重调整策略可以应用于其他领域的特征匹配问题中，具有一定的普适性。
4.实验结果可以为三维形状匹配领域的相关研究提供有价值的参考。
五、进度安排
本研究的进度安排如下：
1.第一阶段（3个月）：调研相关文献，研究现有的三维形状匹配方法和基于图的方法。
2.第二阶段（6个月）：设计并实现基于图的三维形状匹配方法，包括图结构的构建、特征提取和匹配算法设计。
3.第三阶段（3个月）：验证所提出的方法的有效性和鲁棒性，并进行实验结果分析。
4.第四阶段（1个月）：撰写论文并进行答辩。
六、参考文献
1.Li,Y.,Chen,L.,&Cheng,Z.(2016).Agraph-based3Dshapematchingapproachusingmulti-scalesalientpoints.InternationalJournalofMachineLearningandCybernetics,7(5),821-830.
2.Hu,Y.,&Cheng,J.(2017).Graph-based3Dshapematchingviaspectralembedding.SignalProcessing:ImageCommunication,50,12-22.
3.Kim,J.,&Kim,C.(2018).Graph-based3Dshapematchingwithmulti-viewfeatureintegration.ExpertSystemswithApplications,114,99-110.
4.Huang,Y.,&Chen,W.(2019).Agraph-basedmatchingalgorithmfor3DCADmodels.JournalofComputationalDesignandEngineering,6(1),1-11.