[发明专利]基于图谱理论的三维CAD模型双层检索方法

权利要求书

1.一种基于图谱理论的三维CAD模型双层检索方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：对于待检索模型以及模型库中的每个模型，根据三维CAD模型的B-rep模型信息建立对应的属性邻接图G，G＝{V,E,A,D}；其中V表示节点集合，且对于模型的每个面都有唯一的节点与之对应；E表示边集合，对于模型中相邻两个面都有唯一的连线与之对应；A表示模型的属性信息集合，包括面属性和边属性；D表示每个节点的度；根据属性邻接图中节点的凹凸性以及边的凹凸性，通过合并优化算法对模型进行分割，将模型分割成具有工程语义的局部区域集合；

步骤2：通过以下步骤构建双层检索机制，对模型进行快速匹配与检索：

步骤2.1：采用图谱理论以向量形式描述每个模型属性邻接图的拓扑结构信息：依据公式

计算各区域的拉普拉斯矩阵L；其中u和v表示属性邻接图中的两个节点，d(u)和d(v)分别表示节点u和v的度，l(u,v)表示拉普拉斯矩阵L中的元素；

步骤2.2：对每个模型进行向量化表示：

计算模型各区域拉普拉斯矩阵L的特征值，并按照降序排列，得到模型分割后各区域的谱向量SpV，其中SpV＝[λ₁λ₂…λ_m],λ₁≥λ₂≥…≥λ_m；以所有模型中最长的区域谱向量为基准，对其他谱向量进行“末位补0”处理；修正后的区域谱向量为SpV'，其中，SpV'＝[λ₁,λ₂,…,λ_m,0…0]；将每个三维CAD模型的表示转化为向量集合A，其中，A＝{SpV′₁,SpV′₂,…,SpV′_n}；

步骤2.3：将待检索模型与模型库中的每个模型进行粗检索：

步骤2.3.1：计算待检索模型P与模型库中某一模型Q的粗差异度：

利用公式

ω_ij＝dist(SpV'(P_i),SpV'(Q_j))＝||SpV'(P_i)-SpV'(Q_j)||₂ (2)

计算模型P中的区域i与模型Q中的区域j的差异度，其中SpV'(P_i)表示模型P中区域i的谱向量，SpV'(Q_j)表示模型Q中区域j的谱向量；

解算出模型P包含的所有区域与模型Q包含的所有区域的最佳匹配对，使得区域对之间的差异度之和最小，从而得到模型P和模型Q的粗差异度Sd(P,Q)；

步骤2.3.2：重复步骤2.3.1，得到待检索模型P与模型库中每个模型的粗差异度，得到与待检索模型P粗差异度值最小的前N个模型；

步骤2.4：将待检索模型与步骤2.3得到的N个模型进行精检索：

步骤2.4.1：对于待检索模型与步骤2.3得到的N个模型，分别提取模型的面编码集合F_code，F_code＝{f_type,f_con,f_ra}；其中f_type表示面的类型，取值范围为[1,5]，表示平面、圆柱面、圆锥面、球面及其他；f_con表示面的凹凸性，取值范围为[1,4]，表示为平面、凸面、凹面及其他；f_ra表示面的相对面积，由公式

计算，其中表示模型中第t个面的面积，表示模型中所有面的面积之和；

步骤2.4.2：计算待检索模型P与步骤2.3得到的N个模型中的某一模型Q的面属性差异度：

模型P中第j个面和模型Q中第k个面的属性差异度为：

其中表示模型P中第j个面的第a个属性，表示模型Q中第k个面的第a个属性，a的取值范围为[1,3]，分别代表面的类型f_type、面的凹凸性f_con和面的相对面积f_ra；

模型P的第j个面和模型Q的第k个面的差异度为：

若模型P包含p个面，模型Q包含q个面，则模型P和模型Q的面属性差异度Sf(P,Q)为：

步骤2.4.3：利用公式

S(P,Q)＝ω₁×Sd(P,Q)+ω₂×Sf(P,Q) (7)

计算模型P和模型Q的精差异度S(P,Q)，ω₁和ω₂为权值，ω₁≥0,ω₂≥0,ω₁+ω₂＝1；

步骤2.5：根据精差异度S(P,Q)从步骤2.3得到的N个模型中确定检索结果。