基于多级图的三维形体全点对内部距离的快速提取算法

摘要

到目前为止,随着多媒体技术的发展,三维信息技术已经在人们日常生活中的诸多领域内取得了广泛的应用,为诸如3D游戏、医疗影像研究与应用、3D打印、虚拟现实技术的研究与应用、分子生物学研究、工业设计中的计算机辅助设计等领域提供了极大的便利。随着互联网的发展以及大数据和云计算的蓬勃发展，可以预见以三维形体为例的三维信息技术将会随着这些技术的发展而得到更多的应用，因此，对三维形体的研究具有深远的意义。对于三维形体研究的首要任务是三维形体特征的提取，本文针对内部距离提出了基于多级图的三维形体全点对内部距离的快速提取算法，旨在提出一种顺应大数据时代的发展需求,完成大规模数据的形体特征的快速提取方法。　　本文首先系统的介绍了三维形体的基本内容,包括三维形体模型是如何生成的,模型文件是如何存储的,形体特征提取方法的基本类型以及常见的三维形体的特征描述符。接下来,分两个部分介绍了本文的核心算法：一部分提出了基于八叉树的自顶向下的自适应体素化算法，这一算法是构建多级图的基础，以优化存储空间的方式将形体网格模型转化为体素模型；第二部分系统的介绍了基于多级图的三维形体全点对内部距离的快速提取算法的内容。最后，通过对体素化过程和内部距离的提取结果进行了实验比较，验证了本文提出的算法的性能。

目录

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第一章 绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2三维形体以及特征的介绍

1.2.1三维网格模型的介绍

1.2.2三维形体的特征介绍

1.2.3三维形体特征的提取方法简介

1.3常见的三维形体特征介绍

1.3.1曲率

1.3.2形体直径函数

1.3.3测地距离

1.3.4形体上下文

1.3.5内部距离

1.4主要工作和内容安排

第二章 基于八叉树的自顶向下的自适应体素化算法

2.1体素化过程的简介

2.2常见的体素化算法

2.2.1八叉树的简介

2.2.2固定分辨率的体素化算法

2.2.3自适应体素化算法

2.3基于八叉树的自顶向下的自适应体素化算法

2.3.1构建八叉树

2.3.2内外测试的判断方法

2.3.3内外测试的过程

2.3.4体素化结果展示

2.4本章小结

第三章 基于多级图的三维形体全点对内部距离的快速提取算法

3.1内部距离介绍

3.2传统的内部距离的提取方法

3.2.1最短路径的算法介绍

3.2.2体素模型的构图

3.2.3内部距离的计算

3.2.4内部距离的提取总结

3.3基于多级图的全点对内部距离快速提取算法

3.3.1利用体素模型构建多级图

3.3.2基于多级图的内部距离快速提取算法

3.3.3距离修正

3.3.4快速提取算法总流程

3.4本章小结

第四章 实验结果及分析

4.1实验平台的简介

4.2自适应体素化的实验结果

4.2.1体素化结果

4.2.2对比分析结果

4.3基于多级图的全点对内部距离快速提取算法实验结果

4.3.1平均内部距离的显示

4.3.2对比分析结果

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文主要工作内容的总结

5.2对未来工作的展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文