[发明专利]基于非均匀投影的三维模型检索

权利要求书

1.基于非均匀投影的三维模型检索方法，包括以下几个步骤：

(1)读取三维模型off格式文件，若三维模型面片数大于一万，则说明所述三维模型为复杂模型，信息量密集，此时设置12个虚拟摄像机对三维模型进行投影，否则说明所述三维模型为简单模型，信息量稀疏，设置6个虚拟摄像机对三维模型进行投影；

(2)再将所述三维模型沿质心轴线垂直放置，对于复杂模型，计算z轴正负半轴面片数，若正负半轴面片数均大于五千，此时正负半轴均设置6个虚拟摄像机；若正半轴面片数大于五千，负半轴面片数小于五千，则正半轴设置9个虚拟摄像机，负半轴设置3个虚拟摄像机；若负半轴面片数大于五千，正半轴面片数小于五千，则负半轴设置9个虚拟摄像机，正半轴设置3个虚拟摄像机；对于简单模型，直接在z轴正半轴设置6个虚拟摄像机，z轴正半轴摄像机离水平夹角正30度，并根据摄像机个数均匀放置；

(3)构建与三维模型质心轴线平行的圆柱体，用所述圆柱体包围三维模型，将三维模型投影到圆柱体侧面，得到全景视图，全景视图与步骤(1)投影所得二维视图构成二维视图集；

(4)在卷积神经网络VGG-M的第一个全连接层上添加一层视图池化层，对特征视图集进行分类训练，最终得到训练完成的分类器和三维模型特征集合，并采用PCA对三维模型特征降维；

(5)三维模型检索时，以三维模型作为输入，首先提取所述模型的二维视图集，然后输入到分类器中进行分类，与同一类别中的模型进行欧式距离计算，最终将距离最小的八个模型作为检索结果输出到检索列表。

2.根据权利要求1所述的基于非均匀投影的三维模型检索方法，其特征在于：所述步骤(1)、(2)的渲染方法是将三维模型沿质心轴线垂直放置，根据三维模型的信息量稀疏情况，设置位置与数量不同的虚拟摄像机并对准三维模型质心方向，拍摄得到渲染视图。

3.根据权利要求1所述的基于非均匀投影的三维模型检索方法，其特征在于：所述步骤(3)提取全景视图，构建平行于三维模型主轴的圆柱体，用圆柱体包围三维模型，将圆柱体表面离散化成点集M{m₁,m₂,...,m_p}，其中p代表点集总量；对于点集中每一点的m值，在与m等高的三维模型主轴上都能找到一个对应点n，m与n相连，如果与三维模型有交点，则表明交点值不为0，将m放入全景图数据集中；最后，展开圆柱体的侧面得到全景图，经过展开后若全景视图小于224×224，需进行像素扩张；大于224×224，需进行像素裁剪。

4.根据权利要求1所述的基于非均匀投影的三维模型检索方法，其特征在于：所述步骤(4)构建VGG-M模型时，所述网络由五个卷积层、三个池化层和一个视图池化层、两个全连接层、一个softmax层组成；卷积核的取值为7×7，5×5，3×3，3×3，3×3，激活函数为relu；池化层采用最大池化，可以有效减少过拟合的现象；在全连接层的设定上，二维视图集经过卷积层后根据特征视图集中视图的数量生成同数量的特征向量，需要经过视图池化层整合成一个特征；在训练整个网络时使用反向传播算法，对实际输出与理想输出的误差做出比较，并用随机梯度下降对误差进行最小化。

5.根据权利要求1所述的基于非均匀投影的三维模型检索方法，其特征在于：所述步骤(5)的模型检索步骤方法如下：以三维模型为输入，首先对三维模型进行非均匀投影和生成全景视图，形成二维视图集，在经过分类器时提取所述模型唯一特征，并进行分类；同一类别中的模型进行加权欧式距离计算，计算特征X＝(x₁,x₂,...,x_n)，Y＝(y₁,y₂,...,y_n)间的距离，计算公式如下：

其中，X＝(x₁,x₂,...,x_n)为三维模型特征，Y＝(y₁,y₂,...,y_n)为同类别的其它三维模型特征，n为特征维度，W为权值系数，选取欧式距离最小的八个模型作为检索结果，输出到界面上。