基于蚁群算法的三维CAD模型相似性计算

摘要

随着加工制造产业的快速发展，三维模型部件被大量使用，这使CAD模型检索技术得到了广泛地应用。在加工设计过程中，如何高效地从模型库中检索和复用CAD模型是一个关键问题。目前，从大规模模型库中检索和重用CAD模型是一个研究热点。模型库规模较大会增加检索的难度和复杂性。现有的模型检索技术不能很好地满足用户的需求。因此，探索模型检索新方法，研究检索新技术就显得尤为重要了。
　　本文研究了基于贪心策略和基于蚁群算法的CAD模型检索方法。这两种方法都能很好地适用于模型检索问题，而且能够有效地评估两个模型的相似程度。本文主要有以下几部分的研究内容:
　　首先，介绍了国内外模型检索方法的研究状况及目前比较新颖的研究方法。研究了CAD模型检索的分类方法和优化方法，并给出了目前CAD模型检索的困难主要有现存的模型库十分庞大，模型库中CAD模型数量众多，从中搜索出满足需要的模型效率不高。现存的搜索算法又有自身的局限性，不能很好地适应模型检索问题。
　　其次，研究了CAD模型的特征提取方法。使用属性邻接图来表示三维模型并给出了模型面相似性计算方法，利用边数的差异来计算面的形状相似度，构建了面相似度矩阵。引入了模型面邻接对应关系，给出了邻接对应关系的相似度计算方法。重点描述了模型面的形状相似度的计算过程，为模型检索奠定了基础。同时，使用贪心策略和蚁群算法来搜索两个模型的最优匹配面对，给出了详细的面匹配方法，流程图和实验过程。
　　最后，通过计算得到两种检索方法的实验数据，对比了贪心策略和蚁群搜索方法的优缺点。蚁群算法匹配模型的精确度要高于贪心策略，贪心策略不能很好评估两个复杂模型的差异性。贪心算法的时间复杂度要低于蚁群算法，虽然运行效率很高，但匹配结果不精确。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的目的和意义

1．2 CAD模型检索的研究状况

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本课题研究的主要内容

1．3．1 课题来源

1．3．2 课题的主要研究内容

1．4 本文的组织结构

第2章 CAD模型的检索优化方法

2．1 CAD模型常用检索方法

2．1．1 基于模型结构特性的检索方法

2．1．2 基于优化算法的模型检索方法

2．1．3 基于统计分析模型的检索方法

2．2 CAD模型检索面临的问题及解决办法

2．3 本章小结

第3章 CAD模型相似性度量

3．1 CAD模型相似性论述

3．1．1 模型整体相似性

3．1．2 模型面的形状相似性

3．2 CAD模型的表示方法

3．2．1 常用的模型表示方法

3．2．2 属性邻接图的表示及定义

3．3 模型面的相似性计算方法

3．4 面的邻接对应关系

3．5 本章小结

第4章 基于贪心算法的CAD模型面匹配方法

4．1 贪心算法概述

4．2 基于贪心算法的模型面相似性计算

4．2．1 基于贪心策略的面匹配方案

4．2．2 基于贪心策略的面匹配算法描述

4．3 实验内容

4．4 本章小结

第5章 基于蚁群算法的CAD模型面匹配方法

5．1 蚁群算法的原理分析

5．2 基于蚁群算法的面匹配方案

5．2．1 CAD模型面匹配过程

5．2．2 CAD模型面匹配算法描述

5．3 实验内容

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢