一种基于主题模型的3d模型检索方法及其检索装置的制造方法_3

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分布向量,0 ^表示模型M的第i个文档的主题分布 向量,t表示M中的文档数目。
[0112] 206 :计算Q和M的主题分布向量在欧式空间内的距离Dqm;
[0113]
[0114] 其中,9 〇和9M分别表不3D模型Q和M的主题分布向量。
[0115] 207 :选取3D模型库中的下一个比较模型M,重复上述步骤203至步骤206,直至遍 历模型库中的所有模型;
[0116] 208 :将Q与3D模型库中所有模型的欧式距离升序排列,得到最终的检索结果。
[0117] 综上所述,本发明实施例通过上述步骤201至步骤208克服了LDA主题模型忽略 了空间信息的缺点,提高了检索性能,满足了实际应用中的多种需要。
[0118] 实施例3
[0119] 下面结合具体的实例、图6和图7,对实施例1和2中的方案进行实验验证,详见下 文描述:
[0120] -、数据库:
[0121] 本实验使用实施例1和2中构建的数据库进行实验,共包含分属于61类的505个 真实3D模型。当模型转动一周时,三个Kinect摄像机分别置于距可旋转工作台30厘米, 与水平面夹角为0°、45°和90°处均匀拍摄36张彩色视图,故每个3D模型共有108张视 图,每张图片的分辨率为640*480。
[0122] 二、对比实验:
[0123] 最近邻算法NN(NearestNeighbor)[18]通过计算不同物体的视图特征在欧式空间 内的距离,按照距离大小进行排序进而得到物体间的相似度完成3D模型检索。
[0124] 豪斯多夫距离算法HAUS(HaUSdorff)[19]在提供3D模型物体的一系列二维视图 并提取特征的情况下,根据不同物体在欧式空间内最近点的最大距离计算两个物体的相似 度,根据豪斯多夫距离的大小判断它们是否属于同类物体。
[0125] GaoY等人提出的WBGM(WeightedBipartiteGraphMatching) [2°]米用多视角 2D 视图来表示3D模型,对每个2D视图提取Zernike矩来进行视觉特征描述,从而构建3D模 型数据库的特征表示。其次,研究了三维模型的代表性视图提取方法,采用层次化聚类方法 对视图集进行聚类,并提取代表性视图来区分不同3D模型。再次,重点研究和实现了最大 权二分图匹配,利用选取的代表性视图和更新后的权重构建二分图,再根据Kuhn-Munkres 算法寻找最佳匹配,并依据相似度值的大小排序,完成三维模型相似度的比较。
[0126] GaoY等人提出的CCFV(CameraConstraint-FreeView-Based3_DObject Retrieval) [21]算法认为具有相似形状的三维模型的视图应具有相似的特征分布,他们提 出利用高斯分布拟合相似物体视图集的匹配概率关系,结合正负匹配的思想通过比较两个 三维模型的概率匹配程度进而判断它们是否属于同类物体。
[0127] 三、常用评价标准:
[0128]PR曲线(PR,PrecisionRecallCurve)--又称查全查准曲线,是检测系统性能 的常用评价标准。查全率和查准率是信息检索中的标准评价方法,现已被广泛用于图像检 索中。评价一个检索系统的好坏,可以看曲线与坐标轴围成的图形的面积,面积越大,检索 能力越强大。
[0129] 最近邻(NN,NearestNeighbor)--表不第一列检索结果的正确率。
[0130] 一级查全率(FT,FirstTier)--定义为前r个结果的查全率,r是数据库中与 查询物体同类的物体总数。
[0131] 二级查全率(ST,SecondTier)--定义为前2r个结果的查全率,r是数据库中 与查询物体同类的物体总数。
[0132] F值(F,FMeasure)--查准率和查全率的综合衡量。本实验中,F值根据前20 个检索结果的查准率和查全率计算得到。
[0133] 折扣累积增益(DCG,DiscountedCumulativeGain)--考虑到用户使用排序靠 后元素的可能性小,它是使得所有相关视图中前侧权重大于后侧的统计数值。
[0134] 归一化平均修正检索排序(ANMRR,AverageNormalizedModifiedRetrieval Rank)一一另一种客观评价检索性能的衡量标准,ANMRR值低表示前列搜索结果的精度高。
[0135] 四、实验结果
[0136] 同一数据库中五种算法的查准-查全曲线比较结果如图6所示,其它评测标准比 较结果如图7所示。查准-查全曲线与横纵坐标所围面积越大,代表检索性能越优良。其 它评测标准除ANMRR值以外,数值越大检索效果越优异。
[0137] 由图6和图7所示,本方法的检索性能均高于NN、HAUS、WBGM、CCFV四种算法。这 是由于LDA模型根据3D模型的局部特征观测值构造了隐含的主题变量,用以表示观测值之 间深层的内容含义与结构联系。再加上考虑了视图的空间结构,将同一模型空间相邻的部 分视图分在同一个文档,使同一文档内的单词更大概率地属于相同主题,克服了LDA主题 模型忽略了空间信息的缺点,提高了检索性能。
[0138] 实施例4
[0139] 一种基于主题模型的3D模型检索装置,参见图8,该3D模型检索装置包括:
[0140] 第一获取模块,用于将单词内容分布和文档分布分别输入LDA主题模型,并指定 生成的主题个数,获取每个3D模型的主题分布向量;
[0141] 第二获取模块,用于选择查询模型,计算查询模型与3D模型库中其余模型之间主 题分布向量在欧式空间内的距离;
[0142] 第三获取模块,用于将欧式空间内的距离升序排列,得到最终的检索结果。
[0143] 进一步地,参见图9,该3D模型检索装置还包括:
[0144] 第四获取模块,用于在3D特征库中对所有兴趣点的SIFT特征进行K-means聚类, 获取词典,根据词典获取每个兴趣点的单词内容分布;
[0145] 生成模块,用于根据SIFT兴趣点所在视图的空间位置不同,划分为文档,生成每 个3D模型中兴趣点的文档分布。
[0146] 其中,参见图10,第四获取模块包括:
[0147] 查找子模块,用于在词典中查找距离每个视觉单词最近的聚类中心作为单词内 容;
[0148] 第一获取子模块,用于获取3D模型中每个兴趣点的单词内容分布。
[0149] 进一步地,参见图11,第一获取模块包括:
[0150] 第二获取子模块,用于获取各文档的主题分布参数、各主题的单词内容分布参数, 当条件概率最大时,通过吉普斯采样获取各3D模型中每个文档的各主题分布向量;
[0151] 第三获取子模块,用于通过每个文档的各主题分布向量获取每个3D模型的主题 分布向量。
[0152] 具体实现时,本发明实施例对上述模块、子模块的执行主体不做限制,可以为单片 机、PC机等能实现上述功能的器件。
[0153] 综上所述,本发明实施例通过上述模块、子模块克服了LDA主题模型忽略了空间 信息的缺点,提高了检索性能,满足了实际应用中的多种需要。
[0154] 本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外,其他器件的型号不做限制, 只要能完成上述功能的器件均可。
[0155] 参考文献:
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