专利名称：一种基于语义的三维模型检索系统和方法
技术领域：
本发明总的涉及信息检索技术领域，具体涉及ー种基于语义的三维模型检索系统和方法。
背景技术：
随着互联网信息的高速增长以及多媒体技术在日常生活中的普及，信息检索已不仅局限于文本检索，而是能够根据多媒体文件进行多媒体检索，即已逐步向图像检索、音频检索、视频检索等方向扩展。同时，为了便于提高人们对检索系统的使用，文本检索也应逐步融合语义含义，从而缩小高层语义与低层数据的语义鸿沟。三维模型已逐步应用到エ业、设计业、微生物业等多个领域。三维模型能够生动形象的表示物体的结构与组成，但由于数据量大，因此其不能够像文本信息一样进行快速的检索。这就导致了大量的三维模型重复生成、存储，不便于三维模型的重用。现阶段，三维模型的检索主要采用基于内容的检索方法。其实质是根据三维模型的视觉特征来建立特征索引，所建立的特征索引符合人类视觉要求，即检索结果在视觉上是相似的。基于内容的三维模型检索主要采用如下步骤首先，通过对待检索的三维模型的视觉特征进行预处理，提取抽稀三维模型的数据；随后对已抽稀的数据进行三维模型特征提取，提取出该三维模型的特征向量；最后计算待检索三维模型与特征向量数据库中的特征向量的相似程度，根据相似程度在三维模型库中得到检索結果。当前，三维模型检索系统主要包括文本检索、ニ维草图检索和基于内容的三维模型检索三种方式。其中，ニ维草图检索和基于内容的三维模型检索都是基于图像图形的基本特征进行检索。而文本检索依旧停留在对三维模型所具有的语义概念标注进行关键词检索，并不是真正意义上的语义检索。其中，语义概念标注是文本关键词标注的ー种，是用户或专家对三维模型的ー种具有语义概念的文本描述，常由简短的词语组成，可用于三维模型语义检索。其目的是通过对三维模型进行语义概念上的标注，即可为三维模型增添语义概念，最終能为用户提供基于语义的三维模型检索方法。对于文本检索来说，如果两个完全不相似的三维模型，但是却具有相同的语义概念标注，那么检索此语义概念标注时，这两个三维模型将被共同作为检索结果进行输出。相反，若三维模型的语义概念标注并不相同，但是在语义层面上相关，例如，检索“家具” ー词，应该出现有柜子、椅子、桌子等，而并不是仅出现具有“家具”语义概念标注的一类三维模型。这种情况，可以被描述为“语义鸿沟”问题，即高层语义与低层三维模型的代沟。这种情况常出现于文本检索当中，从而导致文本检索的结果精度不高。基于语义的三维模型检索能够避免“语义鸿沟”问题、能够贴近用户的日常用语，例如用户输入“四肢动物”，系统将会检索出“狗”、“猫”和“马”等三维模型，而这些三维模型的语义概念标注上包含的内容可能只是“狗”、“猫”和“马”等类别名称，而并未标注“四肢动物”，但在语义上这些内容是属干“四肢动物”这ー语义概念的。目前，已有的三维模型系统对于三维模型的语义概念进行的标注是単一的，或者只是基于专家角度对三维模型进行的标注，由于在用户真正使用吋，由于每个人对事物的看法、角度、知识储备的不同，以及用户便于采取与自己日常用语贴近的方式来提供检索需求，从而导致在进行语义概念标注的检索时，会产生较大的偏差。现有的使用基于语义的三维模型检索有中国专利申请号200810115698. 6所公开的三维模型检索系 统和方法，图I示出了该检索系统的结构图。该专利提出了一种多层次的相关性反馈算法MRF，MRF主要利用反馈机制获取用户反馈的高层语义信息，通过不断地分解，将高层语义信息转化为不同特征向量之间的权重关系和特征向量内部的相关性信息，即根据用户的反馈信息对检索模型各个特征向量的权重值和相关性信息进行更新。利用更新后的各个特征向量的权重值和相关性信息，计算出检索模型与匹配模型之间的相似度距离，根据相似度距离获得与检索模型相似的三维模型。因而，这种方法仍旧是基于三维模型内容上的检索，通过用户的相关性判断来辅佐修正三维模型特征向量，并不能完成基于语义对三维模型的检索。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了ー种基于语义的三维模型检索系统和方法，以采用真正意义上的语义检索的方式来解决高层语义信息与低层三维模型特征信息的语义鸿沟问题。根据本发明一个实施例，提供一种三维模型检索系统，包括语义检索模块和语义数据库，其中所述语义检索模块还包括分词子模块、语义关联计算子模块和信息传递子模块，其中所述分词子模块用于对用户所输入的检索语句进行语义分词和过滤，并获得语义概念；所述语义关联计算子模块用于根据所述语义概念在语义词典WordNet中查询与其同义的多个语义概念，并将所述语义概念与所查询出的语义概念进行相似度计算，根据该相似度来进行语义概念筛选，获得与所述语义概念相关的语义概念；所述信息传递子模块用于结合所述语义概念及与其相关的语义概念在语义数据库中检索相应的三维模型信息，且获得检索结果；所述语义数据库用于存放语义概念信息以及语义概念与三维模型的对应关系。在一个实施例中，所述系统还包括三维模型数据库和显示模块，其中所述三维模型数据库，用于存储关于三维模型的数据；所述显示模块用于支持用户提交检索语句，并将该检索语句传递至所述语义检索模块；以及用于根据所述信息传递子模块获得的检索结果，读取所述三维模型数据库中的三维模型数据，并显示三维模型数据；所述信息传递子模块将检索结果传递至显示模块。在一个实施例中，所述语义关联计算子模块将所述语义概念与所查询出的语义概念进行相似度计算采用如下公式
权利要求
1.一种三维模型检索系统，包括语义检索模块和语义数据库，其中 所述语义检索模块还包括分词子模块、语义关联计算子模块和信息传递子模块，其中 所述分词子模块用于对用户所输入的检索语句进行语义分词和过滤，并获得语义概念； 所述语义关联计算子模块用于根据所述语义概念在语义词典WordNet中查询与其同义的多个语义概念，并将所述语义概念与所查询出的语义概念进行相似度计算，根据该相似度来进行语义概念筛选，获得与所述语义概念相关的语义概念； 所述信息传递子模块用于结合所述语义概念及与其相关的语义概念在语义数据库中检索相应的三维模型信息，且获得检索结果； 所述语义数据库用于存放语义概念信息以及语义概念与三维模型的对应关系。
2.根据权利要求I所述的系统,还包括三维模型数据库和显示模块,其中 所述三维模型数据库，用于存储关于三维模型的数据； 所述显示模块用于支持用户提交检索语句，并将该检索语句传递至所述语义检索模块；以及用于根据所述信息传递子模块获得的检索结果，读取所述三维模型数据库中的三维模型数据，并显示三维模型数据； 所述信息传递子模块将检索结果传递至显示模块。
3.根据权利要求I或2所述的系统，其中，所述语义关联计算子模块将所述语义概念与所查询出的语义概念进行相似度计算采用如下公式
4.根据权利要求I或2所述的系统，其中，所述语义关联计算子模块根据相似度来进行语义概念筛选，获得与所述语义概念相关的语义概念包括 根据预先设定的相似度阈值，由语义关联计算子模块对由语义关联计算算法所得到的相似度结果进行筛选，选出具有高于所述预先设定的相似度阈值的相似度的语义概念。
5.根据权利要求I或2所述的系统，其中，所述信息传递子模块结合所述语义概念及与其相关的语义概念在语义数据库中检索相应的三维模型信息，且获得检索结果包括 如果传递来的语义概念已存在于所述语义数据库中，则检索并返回该语义概念所对应的三维模型信息； 如果传递来的语义概念不在语义数据库中，则不返回三维模型信息。
6.根据权利要求2所述的系统，还包括语义标注模块，该语义标注模块包括用户接口； 通过用户接口由数据库管理人员对用户提交的三维模型语义概念标注进行审核，查看标注是否符合标准且与现有标注不重复，若通过审核，则将该语义概念标注添加至所述语义数据库中相应三维模型的语义概念标注中；反之，则将返回错误提示信息到显示模块。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述显示模块还用于支持用户提交语义概念标注，并将用户提交的语义概念标注传递至语义标注模块。
8.一种基于权利要求I的三维模型检索系统的三维模型检索方法，包括 步骤I)、对检索语句进行语义分词和过滤，获得语义概念； 步骤2)、根据所述语义概念获得与其相关的语义概念，根据所述语义概念以及与其相关的语义概念在语义数据库中检索相应的三维模型信息，获得检索结果。
9.根据权利要求8所述的方法，其中步骤I)之前还包括 步骤O)、在显示模块提交检索语句。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中步骤2)后还包括 步骤3)、将检索结果在三维模型数据库中进行查询，获得三维模型的数据，并显示该三维模型数据。
11.根据权利要求8或9所述的方法，步骤2)中根据所述语义概念获得与其相关的语义概念包括 步骤21)、根据所述语义概念在WordNet语义词典中查询出与其同义的多个语义概念词汇； 步骤22)、将所述语义概念与所查询出的语义概念采用如下公式进行相似度计算
12.根据权利要求11所述的方法，步骤23)中根据计算所得的相似度来进行语义概念筛选包括 根据预先设定的相似度阈值，对所得的相似度进行筛选，选择具有高于该相似度阈值的相似度的语义概念作为相关的语义概念。
13.根据权利要求8或9所述的方法，步骤2)中根据所述语义概念以及与其相关的语义概念在语义数据库中检索相应的三维模型信息，获得检索结果包括 如果这些语义概念已存在于语义数据库中，则从语义数据库检索并返回该语义概念所对应的三维模型信息；如不存在，则不返回三维模型信息。
全文摘要
本发明提供一种基于语义的三维模型检索系统和方法，所述系统包括语义检索模块和语义数据库。其中语义检索模块用于对检索语句进行语义分词、过滤，从而获得语义概念；根据所述语义概念在WordNet中查询与其同义的语义概念，并计算所述语义概念和所查询出的语义概念之间的相似度，根据该相似度来进行语义概念筛选，获得与所述语义概念相关的其他语义概念；结合所述语义概念及与其相关的语义概念在语义数据库中检索相应的三维模型信息，并且获得检索结果。本发明所提供的三维模型检索系统和方法弥补了高层语义信息与低层特征信息的语义鸿沟、扩大了三维模型检索范围，提高了检索精度。
文档编号G06F17/30GK102955848SQ201210421340
公开日2013年3月6日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者李海生, 刘璇, 曹健, 蔡强 申请人:北京工商大学