专利名称：一种cad三维模型检索方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及检索技术，特别是涉及一种CAD (Computer Aided Design，计算机辅助 设计)三维模型检索方法及系统。
背景技术：
检索一直是一个比较热门的话题，随着三维技术的发展，越来越多的三维模型库 出现在网络上。在CAD领域内，由于很多CAD模型的重复性很高，如果能够充分地利用已有 的CAD模型，则可以大大节省新的CAD模型的设计时间，这就使得开发一种CAD三维模型检 索系统变的非常重要。在过去的几十年里，国内外有很多关于基于实例的三维模型检索方 法的研究。但是，基于实例的三维模型检索方法并不适用于所有的情况。例如，用户在最初 只知道自己需要的模型的大概轮廓，仅能用二维草图表达出来，并不能提供三维模型让系 统进行检索。在这种情况下，一种基于二维草图的三维模型检索方法则更加适用。目前，根据用户提交的二维草图进行三维模型检索的方法，都要求用户同时提交 三幅草图，分别对应于目标三维模型的正视图、左视图、俯视图。因此在检索时，都需要精确 地计算三维模型数据库的三维模型的朝向，从而确定三维模型的正视图、左视图、俯视图， 再分别与用户输入的三幅草图进行对应匹配。但众所周知，准确计算三维模型的朝向是一 个很困难的问题，而整个检索性能又依赖于三维模型的三个视图的准确性，因此现有的三 维模型检索系统的性能受到较大的限制。
发明内容
本发明提供一种CAD三维模型检索方法及系统，以解决现有的三维模型检索方法 依赖于三维模型的三个视图的准确性而检索性能受限制的问题。为了解决上述问题，本发明公开了一种CAD三维模型检索方法，包括输入一个二维草图；利用第一描述符对所述二维草图进行粗检索，并选取η个排序靠前的三维模型作 为粗检索结果；利用第二描述符从所述粗检索结果中进行精细检索，输出m个排序靠前的三维模 型作为最终检索结果；其中，m小于η。其中，所述第一描述符为shape profile描述符，所述第二描述符为shape context描述符。优选的，所述粗检索之前还包括对CAD模型数据库中的每个三维模型进行典型 视图集提取操作，获得对应每个三维模型的典型视图集；CAD模型数据库中所有三维模型 的典型视图集构成一个典型视图数据库；所述粗检索和精细检索都是从所述典型视图数据 库中进行检索。优选的，所述典型视图集提取操作包括步骤1，归一化三维模型的坐标，并将三维模型置于单位球中，将虚拟照相机置于单位球的不同位置对该三维模型进行投影，每个位置投影得到一个二维视图，多个二维视 图构成一个对应该三维模型的二维视图集；步骤2，计算二维视图集中每个二维视图的特征向量；步骤3，根据二维视图的特征向量计算二维视图集中两两视图之间的距离，获得一 个距离矩阵，根据所述距离矩阵从二维视图集中提取典型视图构成典型视图集。优选的，所述步骤2包括步骤21，将二维视图集中的每个二维视图进行外部轮廓检测，并对外部轮廓进行 均勻采样，获得设定数目的采样点，并利用所述采样点坐标计算中心距离向量φ;维视图的外部轮廓P由设定数目的均勻采样点表示如下 P = {p(u) = (x(i), y(i)), i e 0,1, ...，N_1}其中N表示均勻采样点的总数； 中心距离向量φ的计算如下
权利要求
1.一种CAD三维模型检索方法，其特征在于，包括输入一个二维草图；利用第一描述符对所述二维草图进行粗检索，并选取η个排序靠前的三维模型作为粗 检索结果；利用第二描述符从所述粗检索结果中进行精细检索，输出m个排序靠前的三维模型作 为最终检索结果；其中，m小于η。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一描述符为shape profile描述符，所述第二描述符为shape context描述符。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述粗检索之前还包括对CAD模型数据库中的每个三维模型进行典型视图集提取操作，获得对应每个三维模 型的典型视图集；CAD模型数据库中所有三维模型的典型视图集构成一个典型视图数据库；所述粗检索和精细检索都是从所述典型视图数据库中进行检索。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述典型视图集提取操作包括步骤1，归一化三维模型的坐标，并将三维模型置于单位球中，将虚拟照相机置于单位 球的不同位置对该三维模型进行投影，每个位置投影得到一个二维视图，多个二维视图构 成一个对应该三维模型的二维视图集；步骤2，计算二维视图集中每个二维视图的特征向量；步骤3，根据二维视图的特征向量计算二维视图集中两两视图之间的距离，获得一个距 离矩阵，根据所述距离矩阵从二维视图集中提取典型视图构成典型视图集。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括步骤21，将二维视图集中的每个二维视图进行外部轮廓检测，并对外部轮廓进行均勻 采样，获得设定数目的采样点，并利用所述采样点坐标计算中心距离向量φ;一个二维视图的外部轮廓P由设定数目的均勻采样点表示如下P = {p(u) = (x(i), y(i)), i e 0，1，…，N_l}其中N表示均勻采样点的总数；中心距离向量φ的计算如下φ(0 = V[^(0-Xc]2 + [y(0-yc]2,i e ο,ι,-,ν-ι其中(x。，yc)为P上所有均勻采样点的坐标的平均值；步骤22，将中心距离向量tp经过傅里叶变换转换到频域，并取傅里叶系数的大小，获得 新的向量F:N-IIlFc^ (p{k)exp {^^-ukN,u G 0,1,...,丁 4fc=0将F的取值范围均等的分为M个区段并定义柱状图h h(k) = {#F(u) e bin(k), k e 1,2, ...，M}其中#表示投影操作，bin表示区段，k为区段的下标，h(k)表示落入第k个区段的F(u) 个数；步骤23，对每个二维视图计算shape profile描述符的特征向量H
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括步骤31，根据二维视图的特征向量计算二维视图集中两两视图之间的距离，获得一个 距离矩阵；假设两个视图的外部轮廓P和q的shape profile描述符特征向量分别为Hp和扎，则 该两个视图之间的距离为
7.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述利用第一描述符对所述二维草图 进行粗检索，包括分别计算所述二维草图及典型视图数据库中所有视图的第一描述符特征向量；利用所述第一描述符特征向量计算所述二维草图与典型视图数据库中所有视图之间 的距离，并根据距离从低到高进行排序，其中每个视图都对应一个三维模型。
8.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述利用第二描述符从所述粗检索结 果中进行精细检索，包括分别计算所述二维草图及粗检索结果中η个三维模型所对应的视图的第二描述符特 征向量；利用所述第二描述符特征向量计算所述二维草图与粗检索结果中η个三维模型所对 应的视图之间的距离，并根据距离从低到高进行排序，其中每个视图都对应一个三维模型。
9.一种CAD三维模型检索系统，其特征在于，包括输入模块，用于输入一个二维草图；粗检索模块，用于利用第一描述符对所述二维草图进行粗检索，并选取η个排序靠前 的三维模型作为粗检索结果；精细检索模块，利用第二描述符从所述粗检索结果中进行精细检索，输出m个排序靠 前的三维模型作为最终检索结果；其中，m小于η。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括CAD模型数据库，用于存储三维模型；离线模块，用于对CAD模型数据库中的每个三维模型进行典型视图集提取操作，获得 对应每个三维模型的典型视图集，CAD模型数据库中所有三维模型的典型视图集构成一个 典型视图数据库；典型视图数据库，用于存储所有三维模型的典型视图集；所述粗检索模块和精细检索模块都是从所述典型视图数据库中进行检索。
全文摘要
本发明提供了一种CAD三维模型检索方法及系统，以解决现有的三维模型检索方法依赖于三维模型的三个视图的准确性而检索性能受限制的问题。所述方法包括输入一个二维草图；利用第一描述符对所述二维草图进行粗检索，并选取n个排序靠前的三维模型作为粗检索结果；利用第二描述符从所述粗检索结果中进行精细检索，输出m个排序靠前的三维模型作为最终检索结果；其中，m小于n。本发明对用户的输入不再有限制，用户可以输入一幅二维草图，就可根据用户输入的草图进行检索。本发明不仅简化了用户的输入，还能够实时地处理用户的检索请求，并保证检索结果的有效性和准确性。
文档编号G06F17/30GK102110159SQ201110044079
公开日2011年6月29日 申请日期2011年2月21日 优先权日2011年2月21日
发明者刘永进, 张俊彬, 罗曦 申请人:清华大学