姿态无关的三维动画素材模型检索方法研究

摘要

本文提出了一种在含有带关节模型的数据库中检索三维形状的方法。首先，针对每一个形状都基于谱嵌入的方法求得其相应的谱嵌入表示，这里的谱嵌入是基于以近似测地距离为基础构造出的仿射矩阵的特征向量得到的，这一过程称为姿态无关变换，经过这一变换，模型的形状的描述符就具备了刚体变换不变、均匀缩放不变和姿态无关的特性。论文对于非连通的模型还进行了重构连通的处理，以满足算法的需要。其次，在此基础上，我们提出了基于特征值的形状描述符、基于直方图的形状描述符、基于关键点匹配的形状描述符以及基于上述三种描述符的层次结构的描述符。最后，我们开发了一个原型应用系统，并将之与基于素材重用的动画高效创新设计系统进行了紧密的集成。实验表明：在对包含有带关节模型的数据库的检索实验中，所提出的谱嵌入姿态无关处理及其对应的形状描述符取得了很好的效果，其中最佳的检索结果是通过使用层次结构的形状描述符以及特征值的描述符得到的。

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论文说明：图表目录

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第1章绪论

1.1研究背景

1.2三维形状检索与相似性度量定义

1.2.1形状检索定义

1.2.2相似性度量

1.3相关研究工作

1.3.1基于全局特征的方法

1.3.2基于图的方法

1.3.3面向姿态无关的模型检索

1.4本文研究内容

第2章模型的姿态无关变换

2.1基于谱的相关研究工作介绍

2.2基于谱的模型姿态无关变换

2.2.1仿射矩阵和谱嵌入

2.2.2对模型构造连通图

2.2.3构造姿态无关的仿射变换

2.2.4利用Nystr(o)m近似提高效率

2.3关键算法实现

2.3.1利用最小生成树构造连通图

2.3.2改进的重构连通图方案

2.3.3利用Pairing Heap求解图的最短路径长度

2.4本章小结

第3章层次结构的形状描述符

3.1基于特征值的形状描述符

3.1.1基于特征值的形状描述符的构成

3.1.2基于特征值的描述符的区分能力

3.2基于统计直方图的形状描述符

3.2.1直方图的构造

3.2.2直方图的距离度量

3.3基于关键点匹配的形状描述符

3.4层次结构的形状描述符

第4章原型系统介绍

4.1系统开发平台及环境

4.2系统所用的外部库

4.2.1 CSGL—基于.net平台的开放OpenGL库

4.2.2 GSL—通用计算库

4.3与系统其他部分的连接

4.4部分实验结果展示和分析

第5章总结和展望

5.1总结和改进

5.2未来的工作

参考文献

致谢

作者简历