CN106469216A - 一种三维模型检索方法及装置 - Google Patents
一种三维模型检索方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本申请提供了一种三维模型检索方法及装置，获取表面拆分成多个面片的待检索的三维模型；将所述三维模型进行归一化处理后得到归一化后的三维模型；建立所述归一化后的三维模型的外包围球以及将所述归一化后的三维模型中的每个面片沿其法矢方向，向所述外包围球进行投影，得到球面投影图；根据所述球面投影图，在预设数据库中进行检索得到模型相似度。空间中使用矢量来描述点与点的相对位置关系，矢量具有方向性，本发明中的球面投影图是沿法矢方向进行投影得到，法矢与方向有关，而现有技术中没有考虑方向，因此使用本发明进行检索能够提高检索匹配度。
Description
技术领域
本发明涉及三维模型领域，更具体的说，涉及一种三维模型检索方法及装置。
背景技术
随着计算机技术、图形硬件技术的迅速发展，三维模型的应用越来越广泛。工业产品设计、虚拟现实、机器人等技术都广泛使用了三维模型，对三维模型的检索已经变得越来越重要。
目前针对三维模型的检索主要采用相似距离检索法，相似距离检索法是是先将待检索三维模型与数据库中的模型变换到指定坐标系下，分别计算待检索三维模型的每个顶点与数据库中的每个模型中对应的顶点到坐标系原点的距离，比较两个距离是否在误差范围内；或者是计算三维模型的每个顶点与数据库中的每个模型中对应的顶点之间的距离，判断距离是否在规定距离内。不管是上述哪种方法，均是采用距离作为判断标准，检索匹配准确度较差。
因此，亟需一种能够提高检索匹配度的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种三维模型检索方法及装置，以解决检索匹配度差的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种三维模型检索方法，包括：
获取表面拆分成多个面片的待检索的三维模型；
将所述三维模型进行归一化处理，得到归一化后的三维模型；
建立所述归一化后的三维模型的外包围球；
将所述归一化后的三维模型中的每个面片沿其法矢方向，向所述外包围球进行投影，得到球面投影图；
根据所述球面投影图，在预设数据库中进行检索得到模型相似度。
优选地，所述将所述三维模型进行归一化处理，得到归一化后的三维模型，包括：
计算所述三维模型的重心、所述每个面片的面积以及法矢平均值；
根据所述每个面片的面积以及法矢平均值，计算得到所述三维模型的加权分布矩阵；
将所述加权分布矩阵进行特征分解得到三个主轴方向；
根据所述加权分布矩阵，将所述每个面片进行平移变换和旋转变换后变换到指定坐标系下，得到归一化后的三维模型；所述指定坐标系是以所述重心为原点、所述三个主轴方向为所述指定坐标系的坐标轴方向的坐标系。
优选地，所述建立所述归一化后的三维模型的外包围球，包括：
计算所述归一化后的三维模型中所述每个面片的各个顶点分别到所述重心的距离；
将所述归一化后的三维模型中所述每个面片的各个顶点分别到所述重心的距离中的最大距离，作为外包围球的半径；
以所述重心为球心，所述半径作为球半径，建立所述外包围球。
优选地，所述获取表面拆分成多个面片的待检索的三维模型之后，还包括：
根据所述三维模型的基本特征在数据库中进行初步检索；所述基本特征包括模型包围盒或模型颜色；
识别所述初步检索的结果；
在所述初步检索的结果是得到了符合要求的模型时，将所述符合要求的模型组成预设数据库；
在初步检索的结果是没有符合要求的模型时，将所述数据库设为预设数据库。
优选地，所述根据所述球面投影图，在预设数据库中进行检索得到模型相似度，包括：
根据所述球面投影图中所述每个面片的投影区域，计算得到所述每个面片的球面投影比率；所述每个面片的球面投影比率是所述每个面片的投影区域的面积与所述外包围球的面积的比值；
取所述预设数据库中的一个模型作为待匹配模型；
将当前相似度值设置为0；
取所述归一化后的三维模型中的一个面片的球面投影比率，与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做比较；
当所述面片的球面投影比率与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率相匹配时，将当前相似度值加上所述面片的球面投影比率，得到当前相似度值；
判断所述归一化后的三维模型中的所述每个面片的球面投影比率是否与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做过比较；
当所述归一化后的三维模型中的所述每个面片的球面投影比率与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做比较后，得到所述待匹配模型的模型相似度；
判断所述预设数据库中的每个模型是否都取过；
当所述预设数据库中的每个模型都取过时，得到每个待匹配模型的模型相似度。
优选地，所述根据所述球面投影图，在预设数据库中进行检索得到模型相似度后，还包括：
根据所述模型相似度分析得到检索输出结果。
优选地，所述根据所述模型相似度分析得到检索输出结果，包括：
将所述模型相似度中的相似度最大值作为最高检索相似度；
将所述最高检索相似度与所述相似度标准进行比较；
当所述最高检索相似度大于所述相似度标准中的最大值时，将所述最高检索相似度对应的模型作为检索输出结果；
当所述最高检索相似度小于所述相似度标准中的最小值时，检索输出结果为零；
当所述最高检索相似度在所述最小值与所述最大值之间时，将所述模型相似度位于所述最小值与所述最大值之间的模型相似度对应的模型作为输出结果。
一种三维模型检索装置，包括：
获取单元，用于获取表面拆分成多个面片的待检索的三维模型；
归一化单元，用于将所述三维模型进行归一化处理，得到归一化后的三维模型；
外包围球建立单元，用于建立所述归一化后的三维模型的外包围球；
投影单元，用于将所述归一化后的三维模型中的每个面片沿其法矢方向，向所述外包围球进行投影，得到球面投影图；
检索单元，用于根据所述球面投影图，在预设数据库中进行检索得到模型相似度。
优选地，所述归一化单元，包括：
第一计算单元，用于计算所述三维模型的重心、所述每个面片的面积以及法矢平均值；
加权分布矩阵计算单元，用于根据所述每个面片的面积以及法矢平均值，计算得到所述三维模型的加权分布矩阵；
分解单元，用于将所述加权分布矩阵进行特征分解得到三个主轴方向；
变换单元，用于根据所述加权分布矩阵，将所述每个面片进行平移变换和旋转变换后变换到指定坐标系下，得到归一化后的三维模型；所述指定坐标系是以所述重心为原点、所述三个主轴方向为所述指定坐标系的坐标轴方向的坐标系。
优选地，所述外包围球建立单元，包括：
第二计算单元，用于计算所述归一化后的三维模型中所述每个面片的各个顶点分别到所述重心的距离；
半径计算单元，用于将所述归一化后的三维模型中所述每个面片的各个顶点分别到所述重心的距离中的最大距离，作为外包围球的半径；
建立单元，用于以所述重心为球心，所述半径作为球半径，建立所述外包围球。
优选地，还包括：
基本特征检索单元，用于根据所述三维模型的基本特征在数据库中进行初步检索；所述基本特征包括模型包围盒或模型颜色；
识别单元，用于识别所述初步检索的结果；
预设数据库确定单元，用于在所述识别单元识别所述初步检索的结果是得到了符合要求的模型时，将所述符合要求的模型组成预设数据库；
在所述识别单元识别初步检索的结果是没有符合要求的模型时，将所述数据库设为预设数据库。
优选地，所述检索单元，包括：
球面投影比率计算单元，用于根据所述球面投影图中所述每个面片的投影区域，计算得到所述每个面片的球面投影比率；所述每个面片的球面投影比率是所述每个面片的投影区域的面积与所述外包围球的面积的比值；
待匹配模型选取单元，用于取所述预设数据库中的一个模型作为待匹配模型；
相似度确定单元，用于将当前相似度值设置为0；
比较单元，用于取所述归一化后的三维模型中的一个面片的球面投影比率，与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做比较；
所述相似度确定单元，还用于当所述比较单元比较得到所述面片的球面投影比率与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率相匹配时，将当前相似度值加上所述面片的球面投影比率，得到当前相似度值；
判断单元，用于判断所述归一化后的三维模型中的所述每个面片的球面投影比率是否与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做过比较；
所述相似度确定单元，还用于当所述判断单元判断得到所述归一化后的三维模型中的所述每个面片的球面投影比率与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做比较后，得到所述待匹配模型的模型相似度；
所述判断单元，还用于判断所述预设数据库中的每个模型是否都取过；
所述相似度确定单元，还用于当所述判断单元判断得到所述预设数据库中的每个模型都取过时，得到每个待匹配模型的模型相似度。
优选地，还包括：
检索结果输出单元，用于根据所述模型相似度分析得到检索输出结果。
优选地，所述检索结果输出单元，包括：
最高检索相似度确定单元，用于将所述模型相似度中的相似度最大值作为最高检索相似度；
相似度比较单元，用于将所述最高检索相似度与所述相似度标准进行比较；
第一检索结果输出单元，用于当所述相似度比较单元比较得到所述最高检索相似度大于所述相似度标准中的最大值时，将所述最高检索相似度对应的模型作为检索输出结果；
第二检索结果输出单元，用于当所述相似度比较单元比较得到所述最高检索相似度小于所述相似度标准中的最小值时，检索输出结果为零；
第三检索结果输出单元，用于当所述相似度比较单元比较得到所述最高检索相似度在所述最小值与所述最大值之间时，将所述模型相似度位于所述最小值与所述最大值之间的模型相似度对应的模型作为输出结果。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种三维模型检索方法及装置，获取表面拆分成多个面片的待检索的三维模型；将所述三维模型进行归一化处理后得到归一化后的三维模型；建立所述归一化后的三维模型的外包围球以及将所述归一化后的三维模型中的每个面片沿其法矢方向，向所述外包围球进行投影，得到球面投影图；根据所述球面投影图，在预设数据库中进行检索得到模型相似度。空间中使用矢量来描述点与点的相对位置关系，矢量具有方向性，本发明中的球面投影图是沿法矢方向进行投影得到，法矢与方向有关，而现有技术中没有考虑方向，因此使用本发明进行检索能够提高检索匹配度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的三维模型检索方法的方法流程图；
图2为本发明实施例二提供的三维模型检索方法的方法流程图；
图3为本发明实施例三提供的三维模型检索方法的方法流程图；
图4为本发明实施例四提供的三维模型检索方法的方法流程图；
图5为本发明实施例五提供的三维模型检索方法的方法流程图；
图6为本发明实施例六提供的三维模型检索装置的装置结构图；
图7为本发明实施例七提供的三维模型检索装置的装置结构图；
图8为本发明实施例八提供的三维模型检索装置的装置结构图；
图9为本发明实施例九提供的三维模型检索装置的装置结构图；
图10为本发明实施例十提供的三维模型检索装置的装置结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种三维模型检索方法，包括：
S101、获取表面拆分成多个面片的待检索的三维模型；
其中，三维模型需要预先生成。生成三维模型采用三维计算机辅助设计CAD软件生成或者通过直接输入三维模型的二维图像，通过二维图像到三维图像的重建过程得到三维模型。
其中，通过直接输入三维模型的二维图像，通过二维图像到三维图像的重建过程得到三维模型这种方法的详细步骤为：
使用相机拍摄得到三维模型的一系列连续的二维图像；
分析一系列连续的二维图像，得到三维模型的深度数据，重建三维模型。
需要说明的是，三维模型的表面拆分成多个面片；
具体的，将三维模型的表面拆分成多个面片，包括：
将所述三维模型的表面中有n个顶点的每个面，根据所述每个面的顶点，将所述每个面拆分成多个面片，其中，n大于3。
需要说明的是，面片包括三角片、四角片、五角片等，优选三角片和四角片。
为了本领域的人员更加清楚明白的了解本步骤，现以拆分成多个三角片为例说明，当三维模型的一个面是个三角片，此时不对三角片做处理；当三维模型的一个面是四边形时，连接两个对角，得到一条对角线，将四边形分成两个三角片；当三维模型的一个面为五边形时，取其中的一个顶点，连接到另外两个不与它相邻的两个顶点上，得到两条对角线，将五边形分成三个三角片。当三维模型的一个面为n边形时，处理方法同四边形的处理方法，其中，n大于5。
S102、将所述三维模型进行归一化处理，得到归一化后的三维模型；
将所述三维模型进行归一化处理，主要是为了让待检索的三维模型符合预设的标准。需要说明的是，数据库中的模型也经过归一化处理，此后，在将待检索的三维模型与数据库中的模型进行对比时，两者都处在同一标准下。
S103、建立所述归一化后的三维模型的外包围球；
具体的，所述建立所述归一化后的三维模型的外包围球，包括：
计算所述归一化后的三维模型中所述每个面片的各个顶点分别到所述重心的距离；
将所述归一化后的三维模型中所述每个面片的各个顶点分别到所述重心的距离中的最大距离，作为外包围球的半径；
以所述重心为球心，所述半径作为球半径，建立所述外包围球。
所述外包围球是能够包围待检索的三维模型的体积最小的球体。
S104、将所述归一化后的三维模型中的每个面片沿其法矢方向，向所述外包围球进行投影，得到球面投影图；
具体的，每个面片沿其法矢方向向所述外包围球投影，都会得到一个投影区域。在球面上画出每个面片的投影区域，得到球面投影图。每个面片的投影区域可以用不同的纹理或者是不同的颜色表示。
S105、根据所述球面投影图，在预设数据库中进行检索得到模型相似度。
本实施例提供了一种三维模型检索方法，获取表面拆分成多个面片的待检索的三维模型；将所述三维模型进行归一化处理后得到归一化后的三维模型；建立所述归一化后的三维模型的外包围球以及将所述归一化后的三维模型中的每个面片沿其法矢方向，向所述外包围球进行投影，得到球面投影图；根据所述球面投影图，在预设数据库中进行检索得到模型相似度。空间中使用矢量来描述点与点的相对位置关系，矢量具有方向性，本实施例中的球面投影图是沿法矢方向进行投影得到，法矢与方向有关，而现有技术中没有考虑方向，因此使用本发明进行检索能够提高检索匹配度。
可选的，本发明的另一实施例中，参照图2，所述将所述三维模型进行归一化处理，得到归一化后的三维模型，包括：
S202、计算所述三维模型的重心、所述每个面片的面积以及法矢平均值；
以拆分成多个三角片为例：
将三维模型的表面拆分成M个三角片，第i个三角片的三个边长分别为la、lb和lc，第i个三角片的法矢为其中，i为1至M中的任意值；
具体的，计算所述三维模型的重心、所述每个三角片的面积以及法矢平均值，包括：
1、计算所述三维模型的重心；
将所述三维模型拆分N份，N的数值为无限大；
根据公式计算重心，其中，X表示三维模型的重心，x1、x2……xN代表每份的位置；w1、w2……wN代表每份的重量，W代表三维模型的总重量。
2、计算每个面片的面积Areai：
以拆分成多个三角片为例：
具体的，三角片半边长
三角片面积为其中，i为1至M中的任意值；
3、计算所有面片的法矢平均值
以拆分成多个三角片为例：
具体的，根据公式计算得到所有三角片的法矢平均值
S203、根据所述每个面片的面积以及法矢平均值，计算得到所述三维模型的加权分布矩阵；
以拆分成多个三角片为例：
具体的，加权分布矩阵N的计算方法为：
根据上述公式得到加权分布矩阵。
S204、将所述加权分布矩阵进行特征分解得到三个主轴方向；
其中，特征分解是将矩阵分解为由其特征值和特征向量表示的矩阵之积的方法。将所述加权分布矩阵进行特征分解得到的三个特征向量，即为三个主轴方向。
S205、根据所述加权分布矩阵，将所述每个面片进行平移变换和旋转变换后变换到指定坐标系下，得到归一化后的三维模型。
其中所述指定坐标系是以所述重心为原点、所述三个主轴方向为所述指定坐标系的坐标轴方向的坐标系。
本实施例中，通过计算得到加权分布矩阵，再将加权分布矩阵进行特征分解得到三个主轴方向，根据所述加权分布矩阵，将所述每个面片进行平移变换和旋转变换后变换到指定坐标系下，得到归一化后的三维模型。将三维模型进行归一化处理，能够使三维模型变换到指定坐标系下，方便后期检索。
需要说明的是，本实施例中的其他步骤，请参见图1对应的实施例中的内容，在此不再赘述。
可选的，本发明的另一实施例中，参照图3，所述获取表面拆分成多个面片的待检索的三维模型之后，还包括：
S302、根据所述三维模型的基本特征在数据库中进行初步检索；
其中，所述基本特征包括模型包围盒或模型颜色。模型包围盒是指能够包围三维模型的最小的立方体。
S303、识别所述初步检索的结果；
S304、在所述初步检索的结果是得到了符合要求的模型时，将所述符合要求的模型组成预设数据库；
S305、在初步检索的结果是没有符合要求的模型时，将所述数据库设为预设数据库。
需要说明的是，S304和S305是根据检索结果不同而产生的两种结果，当得到了符合要求的模型时，将所有符合要求的模型组成预设数据库，当没有符合要求的模型时，将所述数据库设为预设数据库。
本实施例中，根据所述三维模型的基本特征在数据库中进行初步检索，先进行初步检索后，在采用所述每个面片对应的球面投影比率，在预设数据库中进行检索得到模型相似度，能够提高检索效率。
需要说明的是，本实施例中的其他步骤，请参见图1对应的实施例中的内容，在此不再赘述。
可选的，本发明的另一实施例中，参照图4，所述根据所述球面投影图，在预设数据库中进行检索得到模型相似度，包括：
S405、根据所述球面投影图中所述每个面片的投影区域，计算得到所述每个面片的球面投影比率；
所述每个面片的球面投影比率是所述每个面片的投影区域的面积与所述外包围球的面积的比值。
S406、取所述预设数据库中的一个模型作为待匹配模型；
S407、将当前相似度值设置为0；
具体的，从预设数据库中取得一个待匹配模型后，由于还未开始与待检索的三维模型相比较，所以当前相似度值为0。
S408、取所述归一化后的三维模型中的一个面片的球面投影比率，与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做比较；
在进行比较前，所述三维模型和待匹配模型已经都进行归一化处理。
在进行比较时，取所述三维模型中的一个面片，然后找到与该面片在所述待匹配模型中对应的面片，具体的找对应的面片的方法为：
首先找到表面拆分成多个面片的三维模型中离原点最近的一个顶点，取包含该顶点的一个面片，然后在待匹配模型中找到包含与原点距离最近的顶点、与所述三维模型中选定的面片的特征值最接近的面片，作为对应的面片。
将所述归一化后的三维模型中的一个面片的球面投影比率，与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做比较。
在进行比较的过程中，若两个球面投影比率在规定的误差范围内，则认为相匹配，若不在规定的范围内，则认为不匹配。
S409、当所述面片的球面投影比率与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率相匹配时，将当前相似度值加上所述面片的球面投影比率，得到当前相似度值；
若两个球面投影比率相匹配时，则将当前相似度值加上所述面片的球面投影比率，得到当前相似度值。
S410、判断所述归一化后的三维模型中的所述每个面片的球面投影比率是否与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做过比较？当所述归一化后的三维模型中的每个面片的球面投影比率与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率都做过比较后，执行S411；若所述归一化后的三维模型中还有面片的球面投影比率未与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做比较时，返回S408，即取所述归一化后的三维模型中的另一个面片的球面投影比率，与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做比较，直到所述归一化后的三维模型中的所述每个面片的球面投影比率与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做比较后停止，执行步骤S411。
需要说明的是，在归一化后的三维模型中选取一个面片之后，可以根据剩余面片与第一个选取的面片的位置关系，选取下一个面片。
S411、得到所述待匹配模型的模型相似度；
具体的，当前相似度值即为模型相似度。
S412、判断所述预设数据库中的每个模型是否都取过，若都取过，则执行S413；若未都取过，则返回S406，直到所述预设数据库中的每个模型都取过后停止，执行S413；
S413、得到每个待匹配模型的模型相似度。
本实施例中，通过将归一化后的三维模型中的每一个面片的球面投影比率，与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做比较，得到每个待匹配模型的模型相似度。
需要说明的是，本实施例中的其他步骤，请参见图1对应的实施例中的内容，在此不再赘述。
可选的，本发明的另一实施例中，所述根据所述球面投影图，在预设数据库中进行检索得到模型相似度后，还包括：
根据所述模型相似度分析得到检索输出结果。
具体的，参照图5，所述根据所述模型相似度分析得到检索输出结果，包括：
S506、将所述模型相似度中的相似度最大值作为最高检索相似度；
S507、将所述最高检索相似度与所述相似度标准进行比较；当所述最高检索相似度大于所述相似度标准中的最大值时，执行S508；当所述最高检索相似度小于所述相似度标准中的最小值时，执行S509；当所述最高检索相似度在所述最小值与所述最大值之间时，执行S510。
其中，相似度标准是一个区间范围，是技术人员根据具体使用情况进行设定。
S508、将所述最高检索相似度对应的模型作为检索输出结果；
当所述最高检索相似度大于所述相似度标准中的最大值时，将与待检索的三维模型最相似的模型输出。
S509、检索输出结果为零；
当所述最高检索相似度小于所述相似度标准中的最小值时，说明预设数据库中的模型与待检索的三维模型相似度都较低，此时输出结果为0。
S510、将所述模型相似度位于所述最小值与所述最大值之间的模型相似度对应的模型作为输出结果。
当所述最高检索相似度在所述最小值与所述最大值之间时，说明有与待检索的三维模型相关的模型，此时将所述模型相似度位于所述最小值与所述最大值之间的模型相似度对应的模型输出，后期可以采用人工参与的方法进行筛选。
本实施例中，通过将所述最高检索相似度与所述相似度标准进行比较，能够根据最高检索相似度与所述相似度标准中的最大值、最小值作比较，得到输出结果。
可选的，本发明的另一实施例中提供了一种三维模型检索装置，参照图6，包括：
获取单元101，用于获取表面拆分成多个面片的待检索的三维模型；
归一化单元102，用于将所述三维模型进行归一化处理，得到归一化后的三维模型；
外包围球建立单元103，用于建立所述归一化后的三维模型的外包围球；
具体的，外包围球建立单元103，包括：
第二计算单元，用于计算所述归一化后的三维模型中所述每个面片的各个顶点分别到所述重心的距离；
半径计算单元，用于将所述归一化后的三维模型中所述每个面片的各个顶点分别到所述重心的距离中的最大距离，作为外包围球的半径；
建立单元，用于以所述重心为球心，所述半径作为球半径，建立所述外包围球。
投影单元104，用于将所述归一化后的三维模型中的每个面片沿其法矢方向，向所述外包围球进行投影，得到球面投影图；
检索单元105，用于根据所述球面投影图，在预设数据库中进行检索得到模型相似度。
本实施例中的三维模型检索装置，获取单元101获取表面拆分成多个面片的待检索的三维模型；归一化单元102将所述三维模型进行归一化处理后得到归一化后的三维模型；外包围球建立单元103建立所述归一化后的三维模型的外包围球以及投影单元104将所述归一化后的三维模型中的每个面片沿其法矢方向，向所述外包围球进行投影，得到球面投影图；检索单元105根据所述球面投影图，在预设数据库中进行检索得到模型相似度。空间中使用矢量来描述点与点的相对位置关系，矢量具有方向性，本发明中的球面投影图是沿法矢方向进行投影得到，法矢与方向有关，而现有技术中没有考虑方向，因此使用本发明进行检索能够提高检索匹配度。
需要说明的是，本实施例中各个单元的具体工作过程，请参见图1对应的实施例内容，在此不再赘述。
可选的，本发明的另一实施例中，参照图7，归一化单元102，包括：
第一计算单元1021，用于计算所述三维模型的重心、所述每个面片的面积以及法矢平均值；
加权分布矩阵计算单元1022，用于根据所述每个面片的面积以及法矢平均值，计算得到所述三维模型的加权分布矩阵；
分解单元1023，用于将所述加权分布矩阵进行特征分解得到三个主轴方向；
变换单元1024，用于根据所述加权分布矩阵，将所述每个面片进行平移变换和旋转变换后变换到指定坐标系下，得到归一化后的三维模型；
其中，所述指定坐标系是以所述重心为原点、所述三个主轴方向为所述指定坐标系的坐标轴方向的坐标系。
本实施例中，加权分布矩阵计算单元1022通过计算得到加权分布矩阵，分解单元1023将加权分布矩阵进行特征分解得到三个主轴方向，变换单元1024根据所述加权分布矩阵，将所述每个面片进行平移变换和旋转变换后变换到指定坐标系下，得到归一化后的三维模型。将三维模型进行归一化处理，能够使三维模型变换到指定坐标系下，方便后期检索。
需要说明的是，本实施例中各个单元的具体工作过程，请参见图2对应的实施例内容，在此不再赘述。
可选的，本发明的另一实施例中，参照图8，还包括：
基本特征检索单元106，用于根据所述三维模型的基本特征在数据库中进行初步检索；所述基本特征包括模型包围盒或模型颜色；
识别单元107，用于识别所述初步检索的结果；
预设数据库确定单元108，用于在识别单元107识别所述初步检索的结果是得到了符合要求的模型时，将所述符合要求的模型组成预设数据库；
在识别单元107识别初步检索的结果是没有符合要求的模型时，将所述数据库设为预设数据库。
本实施例中，基本特征检索单元106根据所述三维模型的基本特征在数据库中进行初步检索，先进行初步检索后，在采用所述每个面片对应的球面投影比率，在预设数据库中进行检索得到模型相似度，能够提高检索效率。
需要说明的是，本实施例中各个单元的具体工作过程，请参见图3对应的实施例内容，在此不再赘述。
可选的，本发明的另一实施例中，参照图9，检索单元105，包括：
球面投影比率计算单元1051，用于根据所述球面投影图中所述每个面片的投影区域，计算得到所述每个面片的球面投影比率；
其中，所述每个面片的球面投影比率是所述每个面片的投影区域的面积与所述外包围球的面积的比值；
待匹配模型选取单元1052，用于取所述预设数据库中的一个模型作为待匹配模型；
相似度确定单元1053，用于将当前相似度值设置为0；
比较单元1054，用于取所述归一化后的三维模型中的一个面片的球面投影比率，与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做比较；
相似度确定单元1053，还用于当比较单元1054比较得到所述面片的球面投影比率与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率相匹配时，将当前相似度值加上所述面片的球面投影比率，得到当前相似度值；
判断单元1055，用于判断所述归一化后的三维模型中的所述每个面片的球面投影比率是否与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做过比较；
相似度确定单元1053，还用于当判断单元1055判断得到所述归一化后的三维模型中的所述每个面片的球面投影比率与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做比较后，得到所述待匹配模型的模型相似度；
判断单元1055，还用于判断所述预设数据库中的每个模型是否都取过；
相似度确定单元1053，还用于当判断单元1055判断得到所述预设数据库中的每个模型都取过时，得到每个待匹配模型的模型相似度。
本实施例中，比较单元1054将所述三维模型中的每一个面片的球面投影比率，与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做比较，相似度确定单元1053能够得到每个待匹配模型的模型相似度。
需要说明的是，本实施例中各个单元的具体工作过程，请参见图4对应的实施例内容，在此不再赘述。
可选的，本发明的另一实施例中，参照图10，还包括：
检索结果输出单元109，用于根据所述模型相似度分析得到检索输出结果。
具体的，检索结果输出单元109，包括：
最高检索相似度确定单元1091，用于将所述模型相似度中的相似度最大值作为最高检索相似度；
相似度比较单元1092，用于将所述最高检索相似度与所述相似度标准进行比较；
第一检索结果输出单元1093，用于当相似度比较单元1092比较得到所述最高检索相似度大于所述相似度标准中的最大值时，将所述最高检索相似度对应的模型作为检索输出结果；
第二检索结果输出单元1094，用于当相似度比较单元1092比较得到所述最高检索相似度小于所述相似度标准中的最小值时，检索输出结果为零；
第三检索结果输出单元1095，用于当相似度比较单元1092比较得到所述最高检索相似度在所述最小值与所述最大值之间时，将所述模型相似度位于所述最小值与所述最大值之间的模型相似度对应的模型作为输出结果。
本实施例中，相似度比较单元1092通过将所述最高检索相似度与所述相似度标准进行比较，能够根据最高检索相似度与所述相似度标准中的最大值、最小值作比较，得到输出结果。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (14)
1.一种三维模型检索方法，其特征在于，包括：
获取表面拆分成多个面片的待检索的三维模型；
将所述三维模型进行归一化处理，得到归一化后的三维模型；
建立所述归一化后的三维模型的外包围球；
将所述归一化后的三维模型中的每个面片沿其法矢方向，向所述外包围球进行投影，得到球面投影图；
根据所述球面投影图，在预设数据库中进行检索得到模型相似度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述三维模型进行归一化处理，得到归一化后的三维模型，包括：
计算所述三维模型的重心、所述每个面片的面积以及法矢平均值；
根据所述每个面片的面积以及法矢平均值，计算得到所述三维模型的加权分布矩阵；
将所述加权分布矩阵进行特征分解得到三个主轴方向；
根据所述加权分布矩阵，将所述每个面片进行平移变换和旋转变换后变换到指定坐标系下，得到归一化后的三维模型；所述指定坐标系是以所述重心为原点、所述三个主轴方向为所述指定坐标系的坐标轴方向的坐标系。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立所述归一化后的三维模型的外包围球，包括：
计算所述归一化后的三维模型中所述每个面片的各个顶点分别到所述重心的距离；
将所述归一化后的三维模型中所述每个面片的各个顶点分别到所述重心的距离中的最大距离，作为外包围球的半径；
以所述重心为球心，所述半径作为球半径，建立所述外包围球。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取表面拆分成多个面片的待检索的三维模型之后，还包括：
根据所述三维模型的基本特征在数据库中进行初步检索；所述基本特征包括模型包围盒或模型颜色；
识别所述初步检索的结果；
在所述初步检索的结果是得到了符合要求的模型时，将所述符合要求的模型组成预设数据库；
在初步检索的结果是没有符合要求的模型时，将所述数据库设为预设数据库。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述球面投影图，在预设数据库中进行检索得到模型相似度，包括：
根据所述球面投影图中所述每个面片的投影区域，计算得到所述每个面片的球面投影比率；所述每个面片的球面投影比率是所述每个面片的投影区域的面积与所述外包围球的面积的比值；
取所述预设数据库中的一个模型作为待匹配模型；
将当前相似度值设置为0；
取所述归一化后的三维模型中的一个面片的球面投影比率，与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做比较；
当所述面片的球面投影比率与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率相匹配时，将当前相似度值加上所述面片的球面投影比率，得到当前相似度值；
判断所述归一化后的三维模型中的所述每个面片的球面投影比率是否与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做过比较；
当所述归一化后的三维模型中的所述每个面片的球面投影比率与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做比较后，得到所述待匹配模型的模型相似度；
判断所述预设数据库中的每个模型是否都取过；
当所述预设数据库中的每个模型都取过时，得到每个待匹配模型的模型相似度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述球面投影图，在预设数据库中进行检索得到模型相似度后，还包括：
根据所述模型相似度分析得到检索输出结果。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述模型相似度分析得到检索输出结果，包括：
将所述模型相似度中的相似度最大值作为最高检索相似度；
将所述最高检索相似度与所述相似度标准进行比较；
当所述最高检索相似度大于所述相似度标准中的最大值时，将所述最高检索相似度对应的模型作为检索输出结果；
当所述最高检索相似度小于所述相似度标准中的最小值时，检索输出结果为零；
当所述最高检索相似度在所述最小值与所述最大值之间时，将所述模型相似度位于所述最小值与所述最大值之间的模型相似度对应的模型作为输出结果。
8.一种三维模型检索装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取表面拆分成多个面片的待检索的三维模型；
归一化单元，用于将所述三维模型进行归一化处理，得到归一化后的三维模型；
外包围球建立单元，用于建立所述归一化后的三维模型的外包围球；
投影单元，用于将所述归一化后的三维模型中的每个面片沿其法矢方向，向所述外包围球进行投影，得到球面投影图；
检索单元，用于根据所述球面投影图，在预设数据库中进行检索得到模型相似度。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述归一化单元，包括：
第一计算单元，用于计算所述三维模型的重心、所述每个面片的面积以及法矢平均值；
加权分布矩阵计算单元，用于根据所述每个面片的面积以及法矢平均值，计算得到所述三维模型的加权分布矩阵；
分解单元，用于将所述加权分布矩阵进行特征分解得到三个主轴方向；
变换单元，用于根据所述加权分布矩阵，将所述每个面片进行平移变换和旋转变换后变换到指定坐标系下，得到归一化后的三维模型；所述指定坐标系是以所述重心为原点、所述三个主轴方向为所述指定坐标系的坐标轴方向的坐标系。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述外包围球建立单元，包括：
第二计算单元，用于计算所述归一化后的三维模型中所述每个面片的各个顶点分别到所述重心的距离；
半径计算单元，用于将所述归一化后的三维模型中所述每个面片的各个顶点分别到所述重心的距离中的最大距离，作为外包围球的半径；
建立单元，用于以所述重心为球心，所述半径作为球半径，建立所述外包围球。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：
基本特征检索单元，用于根据所述三维模型的基本特征在数据库中进行初步检索；所述基本特征包括模型包围盒或模型颜色；
识别单元，用于识别所述初步检索的结果；
预设数据库确定单元，用于在所述识别单元识别所述初步检索的结果是得到了符合要求的模型时，将所述符合要求的模型组成预设数据库；
在所述识别单元识别初步检索的结果是没有符合要求的模型时，将所述数据库设为预设数据库。
12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述检索单元，包括：
球面投影比率计算单元，用于根据所述球面投影图中所述每个面片的投影区域，计算得到所述每个面片的球面投影比率；所述每个面片的球面投影比率是所述每个面片的投影区域的面积与所述外包围球的面积的比值；
待匹配模型选取单元，用于取所述预设数据库中的一个模型作为待匹配模型；
相似度确定单元，用于将当前相似度值设置为0；
比较单元，用于取所述归一化后的三维模型中的一个面片的球面投影比率，与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做比较；
所述相似度确定单元，还用于当所述比较单元比较得到所述面片的球面投影比率与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率相匹配时，将当前相似度值加上所述面片的球面投影比率，得到当前相似度值；
判断单元，用于判断所述归一化后的三维模型中的所述每个面片的球面投影比率是否与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做过比较；
所述相似度确定单元，还用于当所述判断单元判断得到所述归一化后的三维模型中的所述每个面片的球面投影比率与所述待匹配模型的对应的面片的球面投影比率做比较后，得到所述待匹配模型的模型相似度；
所述判断单元，还用于判断所述预设数据库中的每个模型是否都取过；
所述相似度确定单元，还用于当所述判断单元判断得到所述预设数据库中的每个模型都取过时，得到每个待匹配模型的模型相似度。
13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：
检索结果输出单元，用于根据所述模型相似度分析得到检索输出结果。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述检索结果输出单元，包括：
最高检索相似度确定单元，用于将所述模型相似度中的相似度最大值作为最高检索相似度；
相似度比较单元，用于将所述最高检索相似度与所述相似度标准进行比较；
第一检索结果输出单元，用于当所述相似度比较单元比较得到所述最高检索相似度大于所述相似度标准中的最大值时，将所述最高检索相似度对应的模型作为检索输出结果；
第二检索结果输出单元，用于当所述相似度比较单元比较得到所述最高检索相似度小于所述相似度标准中的最小值时，检索输出结果为零；
第三检索结果输出单元，用于当所述相似度比较单元比较得到所述最高检索相似度在所述最小值与所述最大值之间时，将所述模型相似度位于所述最小值与所述最大值之间的模型相似度对应的模型作为输出结果。
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