三維模型管理與檢索(一)

三維模型管理與檢索

[摘 要] 人類的視覺不僅能夠感知二維平面的信息，且具有立體三維的特性。與二維圖像相比，三維的模型所提供的視覺感知細節(jié)更多、更豐富，能夠給人們帶來更加詳細的信息。

[關(guān)鍵詞] 三維、創(chuàng)新、核心

維掃描技術(shù)與造型工具的日益普及，擴展了可供使用的三維模型數(shù)據(jù)庫：互聯(lián)絡(luò)的擴張增強了人們獲取分散存儲的三維模型的能力，并為有效傳播高質(zhì)量模型創(chuàng)造了條件，因此研究一種自動的、對用戶友好的三維模型的檢索技術(shù)成為一個重要的課題

一、什么是三維模型檢索

三維模型的應用越來越廣泛、工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計、虛擬現(xiàn)實、虛擬人、三維游戲、教育、影視動畫等都廣泛使用三維模型。因此，目前有數(shù)以兆計的三維 模型存在，而且每天都有大量的三維 模型產(chǎn)生和傳播，存在著對三維模型進行分析、匹配與檢索的迫切需求，對基于內(nèi)容的三維模型分析、匹配與檢索技術(shù)進行研究已變得非常重要。

同時三維模型設(shè)計思路發(fā)生了變化，以前設(shè)計時考慮如何構(gòu)造三維形狀；現(xiàn)在考慮如何尋找三維形狀，以及用現(xiàn)有模型如何構(gòu)造出新的模型．這種基于形狀的設(shè)計使產(chǎn)品設(shè)計變得容易和快速。

國外這方面發(fā)展較早，美國普林斯頓大學(Princeton University)已經(jīng)提出了一套三維模型庫，并根據(jù)該庫設(shè)計了一套檢索系統(tǒng)。該基準三維模型庫已成為目前研究的一種標準,被很多機構(gòu)參考。德國康斯坦茨大學(Konstanz of University)也提出了一套通用的模型庫標準，美國德雷塞爾大學(Drexel University)提出了CAD 的模型庫檢索標準。目前國內(nèi)浙江大學、北京大學、清華大學、西北工業(yè)大學等學校也陸續(xù)展開了這方面的研究。

二、三維模型的研究的意義

(1)隨著三維數(shù)據(jù)獲取，如數(shù)字攝像機、掃描儀、核磁共振和3D激光掃描儀設(shè)備的功能越來越強，使用越來越方便，技術(shù)手段不斷進步和成熟，使三維信息獲取和表達變得越來越容易；

(3)三維模型建模的專業(yè)需求越來越強，分子工程、地貌氣象分析、工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計、醫(yī)學建模、虛擬軍事行動等，都廣泛使用了三維技術(shù)。構(gòu)建數(shù)字化模型，可幫助科研人員更加直觀、精確地處理各自領(lǐng)域問題；

(2)眾多三維建模軟件和工具(如3DMax，AutoCAD，Poser，Core3D等)使得三維模型的設(shè)計變得簡單；

(4)在娛樂領(lǐng)域，游戲、電影產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使人們已經(jīng)不滿足于二維畫面，傳統(tǒng)的制作方法已經(jīng)成為歷史，精美絢麗的三維動畫隨處可見。而三維建模本身，也成為了一門藝術(shù)門派；

(5)計算機圖形學技術(shù)發(fā)展迅速，三維圖形處理硬件和CPU的速度已足夠快，而且價格便宜使得三維數(shù)據(jù)能在微機上快速處理和顯示；

(6)蓬勃發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也使人們對信息共享和處理的方式發(fā)生了根本性的改變，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們獲取信息的重要途徑。互聯(lián)網(wǎng)的普及，使三維模型被更廣泛地轉(zhuǎn)播和共享。

三、三維模型檢索系統(tǒng)的發(fā)展　 目前在我國，知識產(chǎn)權(quán)保護工作越來越受到重視，而知識產(chǎn)權(quán)保護的相關(guān)工作量也越來越大。在各種專利尤其是外觀設(shè)計的申請的核準、審查和批復的過程中，都需要對各種三維模型進行比較。在工業(yè)設(shè)計過程中，三維數(shù)據(jù)可以完全提供產(chǎn)品的幾何信息，為了實現(xiàn)給料、加工、質(zhì)檢的自動化，需要反復快速地檢索、匹配標準零件模型庫，在一個大型數(shù)據(jù)中找到適合的三維模型。 數(shù)字化地球戰(zhàn)略的推行，數(shù)字農(nóng)業(yè)，生態(tài)環(huán)境保護，風險預警，路徑規(guī)劃應用中需要檢索海量的三維模型標本。