三維模型管理與檢索(二)

四、 三維模型檢索技術概述　　基于內容的三維模型目前對模型匹配的研究主要集中在對三維模型的空間幾何形狀的相似性度量，有少數關于拓撲相似性匹配的研究，基于紋理或材質等屬性的相似性研究國內外尚比較少見。

基于內容的三維模型檢索主要分為兩部分： 如何在浩如煙海的三維模型數據庫和網格中快速有效的搜索有用的、同主題的模型，構成了三維模型檢索的主要目標。與二維圖像相比，三維模型有其獨特的性質。首先，三維模型空間中一個簡單的物體，即可以用多邊形面片、也可以用點、線和體素，還可以由基元物體的幾何操作和布爾操作表示。

任意的三維曲面不存在類似二維空間上弧長公式的直接參數化方法，因此無法對物體空間定義規則的、標準的類似二維圖像的采樣方式。這種內在的不規則采樣和三維表面存在任意的拓撲關系，使得經典的信號處理技術，無法直接擴展應用到三維。

其次，空間維數大小直接影響模型特征對應、參數匹配，分類其構造，優化路徑搜索等問題，其復雜度與處理時間隨之顯著增加。可能的模型退化現象使得常用的幾何形狀特征，如面積、體積、曲率等難以計算。 綜上所述，三維模型特征的選取，需要考慮以下三個方面：第一，特征要能夠反映物體的內在基本特性。

最后，三維模型在空間中的位置、朝向和大小是任意的，因此，所提取的特征應該與模型的平移、旋轉、放縮等剛體變換無關。第三，即便對于退化的三維模型，特征也必須是確定的。三維模型檢索系統

  基于內容的三維模型目前對模型匹配的研究主要集中在對三維模型的空間幾何形狀的相似性度量，有少數關于拓撲相似性匹配的研究，基于紋理或材質等屬性的相似性研究國內外尚比較少見。以下對三維模型檢索系統中涉及到的幾個關鍵技術作簡單的介紹：

三維模型檢索首先從模型數據中自動計算并提取三維模型的特征，如形狀空間關系、材質的顏色及紋理等，建立三維模型的多維信息索引，然后在多維特征空間中計算待查詢模型與目標模型之間的相似程度，實現對三維模型數據庫的瀏覽和檢索畸。 三維模型檢索系統就是試圖利用反映三維模型視覺特征的內容信息自動建立特征索引，達到檢索三維模型的目的。三維模型檢索技術通過對視覺特征的相似性匹配來查找用戶所要求的三維模型，這更貼近于人們在現實生活中靠直覺印象使用信息的方式。

五、相關反饋

相關反饋是檢索研究中的熱點之一。由于沒有一種形狀特征能夠完整地描述模型的特性，也沒有一種相似度量可以很好地模擬人的視覺感知，已有的分類器只能在給定樣本的情況下給出最佳分類結果,因此，如何讓系統在各種檢索條件下都能夠給出較好的結果，是一般的檢索系統需要考慮的問題。相關反饋利用機器學習理論，在系統與用戶的交互過程中，主動學習用戶的判斷，使系統逐步走向穩定與準確。19界面設計由于三維模型中所包含的內容信息比圖像等二維媒體更加豐富，因此，基于內容的三維模型檢索系統一般具有多種檢索方式（備注20），主要有：

 (1)直接提供三維模型實例作為檢索請求，該模型可以是用戶上載至檢索服務器的新模型文件，也可以是某次檢索結果集中的任一幅三維模型使用文件上載方式時，

用戶只需直接提交三維模型的文件名或URL地址：而使用服務器上的三維模型實例檢索時，用戶可以通過縮略圖瀏覽的方式在界面上交互選取。

 (2)使用用戶交互繪制的二維形狀草圖，如Min等人設計了一個基于用戶交互的二維草圖繪制界面，由用戶繪制n個不同角度的二維草圖作為查詢請求在檢索時則使用三維模型在不同視角下的二維投影分別進行相似性匹配。 在基于內容的三維模型檢索領域，目前己經實現并發布了一些進行理論和算法研究的原型系統以及架構于web平臺上的搜索引擎等。其中，加拿大國家研究院的Paquet等人開發的三維模型檢索系統Nefertiti是第一個通用的三維模型檢索系統，所提取的特征主要包括形狀和顏色兩種。

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