CN109918524A - 一种三维模型检索方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三维模型检索方法和系统，包括以下步骤：提取待检索模型的体素密度分布特征；计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的距离；获取三维模型体素密度分布特征库中与待检索模型的体素密度分布特征距离最小的体素密度分布特征对应的三维模型，与现有技术相比，上述三维模型特征提取方法和系统，统计三维模型的体素模型中体素在不同空间区域的分布情况，得到体素模型的体素密度分布特征，由于三维模型的缩放和旋转不影响三维模型的体素在空间区域中的分布情况，上述方法和系统提取的特征的数据量小、便于进行存储和计算处理。
Description
技术领域
本发明属于三维模型检索技术领域，具体涉及一种三维模型检索方法和系统。
背景技术
最近，计算机和网络的进步已经将3D模型用于各种场景中。存在要处理的3D模型数据项的数量稳步增加，并且反过来，对3D模型数据的有效管理或用户期望形状的高效检索的需求不断增长。因此，已经提出了与3D模型检索方法有关的各种方法。作为3D模型检索方法，已经提出了检索方法，其涉及从3D形状生成2D图像并且从2D图像计算特征向量。
传统的方法提取三维模型的轮廓特征，而轮廓特征相对比较简单，无法得到模型的总体形状特征，而且同一三维模型在不同的缩放比例或旋转角度状态下，所提取到的轮廓特征有可能是不一样的，即检索的轮廓特征会受到三维模型的缩放和旋转的影响。
为此，我们提出一种三维模型检索方法和系统来解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三维模型检索方法和系统，以解决上述背景技术中提出现有技术中不仅工作效率低下，而且浪费大量人力的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种三维模型检索方法，包括以下步骤：
提取待检索模型的体素密度分布特征；
计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的距离；
获取三维模型体素密度分布特征库中与待检索模型的体素密度分布特征距离最小的体素密度分布特征对应的三维模型。
优选的：所述在提取待检索模型的体素密度分布特征的步骤之前，所述方法还包括：按照所述提取待检索模型的体素密度分布特征的方法提取三维模型库中三维模型的体素密度分布特征，将提取的三维模型的体素密度分布特征组成三维模型体素密度分布特征库。
优选的：所述的计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的距离的步骤包括：
分别计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的相对密度向量的欧氏距离和一阶数值差分向量的欧氏距离；
将计算得到的相对密度向量的欧氏距离和一阶数值差分向量的欧氏距离采用高斯模型进行归一化；
计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的距离为归一化后的相对密度向量的欧氏距离与一阶数值差分向量的欧氏距离的加权值，相对密度向量的欧氏距离的权值系数与一阶数值差分向量的欧氏距离的权值系统之和等于一。
本发明还提供一种三维模型检索系统，包括：体素密度分布特征提取模块，分布特征距离计算模块和匹配模型获取模块，所述体素密度分布特征提取模块与所述分布特征距离计算模块相连接，所述分布特征距离计算模块与所述匹配模型获取模块相连接；
所述体素密度分布特征提取模块，用于提取待检索模型的体素密度分布特征，所述体素密度分布特征提取模块；
所述分布特征距离计算模块，用于计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的距离；
所述匹配模型获取模块，用于获取三维模型体素密度分布特征库中与待检索模型的体素密度分布特征距离最小的体素密度分布特征对应的三维模型。
优选的：所述体素密度分布特征提取模块还用于提取三维模型库中三维模型的体素密度分布特征；所述系统还包括体素密度分布特征库生成模块，用于将提取的三维模型的体素密度分布特征组成三维模型体素密度分布特征库。
优选的：所述分布特征距离计算模块包括：
欧氏距离计算单元，用于分别计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的相对密度向量的欧氏距离和一阶数值差分向量的欧氏距离；
归一化单元，用于将计算得到的相对密度向量的欧氏距离和一阶数值差分向量的欧氏距离采用高斯模型进行归一化；
分布特征距离计算单元，用于计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的距离为归一化后的相对密度向量的欧氏距离与一阶数值差分向量的欧氏距离的加权值，相对密度向量的欧氏距离的权值系数与一阶数值差分向量的欧氏距离的权值系统之和等于一。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种三维模型检索方法和系统，与现有技术相比，上述三维模型特征提取方法和系统，统计三维模型的体素模型中体素在不同空间区域的分布情况，得到体素模型的体素密度分布特征，由于三维模型的缩放和旋转不影响三维模型的体素在空间区域中的分布情况，上述方法和系统提取的特征的数据量小、便于进行存储和计算处理。
附图说明
图1为本发明的三维模型检索方法的流程示意图；
图2为本发明的一个实施例中图1的步骤S20的流程示意示意图；
图3为本发明的三维模型检索系统的结构示意图；
图4为本发明一个实施例中分布特征距离计算模块的结构示意图。
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。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。
本发明提供了如图1-4所示的一种三维模型检索方法，包括以下步骤：步骤S10，提取待检索模型的体素密度分布特征；
具体的，可按照上述任一实施例中的三维模型特征提取方法提取待检索模型的体素密度分布特征
在一个实施例中，步骤S20包括以下步骤：
步骤S201，分别计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的相对密度向量的欧氏距离和一阶数值差分向量的欧氏距离。
步骤S202，将计算得到的相对密度向量的欧氏距离和一阶数值差分向量的欧氏距离采用高斯模型进行归一化；
步骤S203，计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的距离为归一化后的相对密度向量的欧氏距离与一阶数值差分向量的欧氏距离的加权值，相对密度向量的欧氏距离的权值系数与一阶数值差分向量的欧氏距离的权值系统之和等于一。
例如，两个体素密度分布特征的归一化后的相对密度向量的欧氏距离为Dr，归一化后的一阶数值差分向量的欧氏距离为Ddr，则可计算两个体素密度分布特征的距离为A*Dr+B*Ddr，其中，A和B为预设值，A与B的和为1。
步骤S30，获取三维模型体素密度分布特征库中与待检索模型的体素密度分布特征距离最小的体素密度分布特征对应的三维模型。
步骤S30获取的三维模型即为与待检索模型最匹配的三维模型。
在一个实施例中，在步骤S10之前，上述三维模型检索方法还包括步骤：按照上述提取待检索模型的体素密度分布特征的方法提取三维模型库中三维模型的体素密度分布特征，将提取的三维模型的体素密度分布特征组成三维模型体素密度分布特征库。
上述三维模型检索方法，根据提取三维模型的体素密度分布特征来进行匹配检索，由于体素密度分布特征能准确反映三维模型的总体形状且数据量小，因此，上述方法能快速准确地检索到与待检索三维模型最匹配的三维模型，提取检索的速度的准确度.
一种三维模型检索系统，包括体素密度分布特征提取模块10、分布特征距离计算模块20和匹配模型获取模块30，其中：
体素密度分布特征提取模块10用于提取待检索模型的体素密度分布特征。具体的，体素密度分布特征提取模块10包括上述任一实施例中的三维模型特征提取系统中的模块。
分布特征距离计算模块20用于计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的距离。
在一个实施例中，分布特征距离计算模块20包括欧氏距离计算单元201、归一化单元202和分布特征距离计算单元203，其中：
欧氏距离计算单元201用于分别计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的相对密度向量的欧氏距离和一阶数值差分向量的欧氏距离；
归一化单元202用于将计算得到的相对密度向量的欧氏距离和一阶数值差分向量的欧氏距离采用高斯模型进行归一化；
分布特征距离计算单元203用于计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的距离为归一化后的相对密度向量的欧氏距离与一阶数值差分向量的欧氏距离的加权值，相对密度向量的欧氏距离的权值系数与一阶数值差分向量的欧氏距离的权值系统之和等于一。
匹配模型获取模块30用于获取三维模型体素密度分布特征库中与待检索模型的体素密度分布特征距离最小的体素密度分布特征对应的三维模型；
匹配模型获取模块30获取的三维模型即为与待检索模型最匹配的三维模型。
在一个实施例中，体素密度分布特征提取模块10还用于提取三维模型库中三维模型的体素密度分布特征；上述三维模型检索系统还包括体素密度分布特征库生成模块(图中未示出)，用于将提取的三维模型的体素密度分布特征组成三维模型体素密度分布特征库。
上述三维模型检索系统，根据提取三维模型的体素密度分布特征来进行匹配检索，由于体素密度分布特征能准确反映三维模型的总体形状且数据量小，因此，上述系统能快速准确地检索到与待检索三维模型最匹配的三维模型，提取检索的速度的准确度。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种三维模型检索方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、提取待检索模型的体素密度分布特征；
S20、计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的距离；
S30、获取三维模型体素密度分布特征库中与待检索模型的体素密度分布特征距离最小的体素密度分布特征对应的三维模型。
2.根据权利要求1所述的三维模型检索方法，其特征在于：所述在提取待检索模型的体素密度分布特征的步骤之前，所述方法还包括：按照所述提取待检索模型的体素密度分布特征的方法提取三维模型库中三维模型的体素密度分布特征，将提取的三维模型的体素密度分布特征组成三维模型体素密度分布特征库。
3.根据权利要求1所述的一种三维模型检索方法和系统，其特征在于：所述的计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的距离的步骤包括：
S201、分别计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的相对密度向量的欧氏距离和一阶数值差分向量的欧氏距离；
S202、将计算得到的相对密度向量的欧氏距离和一阶数值差分向量的欧氏距离采用高斯模型进行归一化；
S203、计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的距离为归一化后的相对密度向量的欧氏距离与一阶数值差分向量的欧氏距离的加权值，相对密度向量的欧氏距离的权值系数与一阶数值差分向量的欧氏距离的权值系统之和等于一。
4.一种根据权利要求1-3所述的三维模型检索系统，其特征在于，包括：体素密度分布特征提取模块(10)，分布特征距离计算模块(20)和匹配模型获取模块(30)，所述体素密度分布特征提取模块(10)与所述分布特征距离计算模块(20)相连接，所述分布特征距离计算模块(20)与所述匹配模型获取模块(30)相连接；
所述体素密度分布特征提取模块(10)，用于提取待检索模型的体素密度分布特征，所述体素密度分布特征提取模块；
所述分布特征距离计算模块(20)，用于计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的距离；
所述匹配模型获取模块(30)，用于获取三维模型体素密度分布特征库中与待检索模型的体素密度分布特征距离最小的体素密度分布特征对应的三维模型。
5.根据权利要求4所述的一种三维模型检索系统，其特征在于：所述体素密度分布特征提取模块(10)还用于提取三维模型库中三维模型的体素密度分布特征；所述系统还包括体素密度分布特征库生成模块，用于将提取的三维模型的体素密度分布特征组成三维模型体素密度分布特征库。
6.根据权利要求4所述的一种三维模型检索系统，其特征在于：所述分布特征距离计算模块(20)包括：
欧氏距离计算单元(201)，用于分别计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的相对密度向量的欧氏距离和一阶数值差分向量的欧氏距离；
归一化单元(202)，用于将计算得到的相对密度向量的欧氏距离和一阶数值差分向量的欧氏距离采用高斯模型进行归一化；
分布特征距离计算单元(203)，用于计算待检索模型的体素密度分布特征与三维模型体素密度分布特征库中的体素密度分布特征的距离为归一化后的相对密度向量的欧氏距离与一阶数值差分向量的欧氏距离的加权值，相对密度向量的欧氏距离的权值系数与一阶数值差分向量的欧氏距离的权值系统之和等于一。
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| US20100054607A1 (en) * | 2006-11-10 | 2010-03-04 | National University Corporation Toyohashi University Of Technology | Three-Dimensional Model Search Method, Computer Program, and Three-Dimensional Model Search System |
| CN103065353A (zh) * | 2012-12-22 | 2013-04-24 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 三维模型特征提取方法和系统、三维模型检索方法和系统 |
| CN108596186A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-09-28 | 西北大学 | 一种三维模型检索方法 |
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