基于有监督视觉词袋框架的三维模型检索算法研究

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1、基于有监督视觉词袋框架的三维模型检索算法研究王耀侦2016年1月中图分类号：TP391UDC分类号：621.3基于有监督视觉词袋框架的三维模型检索算法研究作者姓名王耀侦学院名称信息与电子学院指导教师刘志文教授答辩委员会主席王卫东研究员申请学位工学硕士学科专业电子科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月Researchon3DModelRetrievalBasedonSupervisedBag-of-Visual-WordsFrameworkCandidateName:WangYaozhenSchoolorDepartment:InformationandEle

2、ctronicsFacultyMentor:Prof.LiuZhiwenChair,ThesisCommittee:Prof.WangWeidongDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:ElectronicScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January，2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表

3、或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要三维模型作为声音、图像以及视频之外的第四种多媒体数据类型，目前已被广泛应用于三维影视动画、机械设计以及地理信息系统等多个领域。计算机软硬件水平的大幅度提升，使得三维模型的种类和数量大大增长。为了提升设计开发人员的工作效率，降低开发成本，各个领域出现了大量的三维模型库，以实现资源的重复利用；此外，互联网的普及也进一步加快了数据的传播和共享。因此，研究如何从大

4、量的三维模型中准确地检索到所需要的数据，具有十分重要的理论意义和实际应用参考价值。本文针对三维模型的形状属性，就基于视图的三维检索算法展开研究，并提出了一种基于有监督视觉词袋框架的三维模型检索算法。主要包括以下几个方面：首先，在对三维模型进行多角度正交投影时，为了使投影得到的深度图最大程度地保留模型的空间形状信息，提出一种自适应视距投影的操作，即在确定视角方向上，将投影平面自适应地调整到模型的切平面处，使得投影得到的二维深度图像纹理更加丰富，区分性更加明显。其次，为了充分利用模型库中重要的类信息，提出一种基于有监督视觉词袋框架的三维模型特征编码方法，采用有监督的类词典替代传统的通

5、用词典，以更加完备地表达模型的典型局部特征，从而使后续编码得到的特征向量更准确地描述三维模型的形状。最后，由于在实际应用中，用户往往更关心检索结果的前几页内容，而对排在后面的模型关注甚少，受此启发，本文提出一种检索结果修正策略，首先对初始检索结果中前几页模型的类标签进行统计分析，由此确定查询输入模型所属的类别，并以此为根据，实现对初始检索结果的修正，提升最终的检索准确率。实验在普林斯顿大学的基准模型库上进行，结合本文所提出的自适应视距投影和有监督的类词典进行三维模型检索时，平均准确率达到74.1%，相对于现有基于单一视距的单位球面投影和传统通用词典的三维检索算法提升了18.1%，

6、表明本文算法能够更加准确、有效地描述和区分三维模型的形状。此外，采用本文所提出的检索结果修正策略对初始查询结果进行修正后，检索精度大大提升，达到90.1%，验证了该操作的有效性。并且，由于该修正操作和前期三维检索过程相互独立，因此可以将该策略直接推广到其他三维模型检索算法中，以进一步提升各种检索方法的整体性能。关键词：三维模型检索；多视图；视觉词袋；自适应视距；类词典；检索结果修正I北京理工大学硕士学位论文Abstract3Dmodels,asafourthtypeofmultimediadatabesidessounds,imagesandvideo,havebeenwidel

7、yusedinmanyfields,suchas3Dtelevisionanimation,mechanicaldesign,geographicinformationsystem,etc.Computersoftwareandhardware’sgreatimprovementsubstantiallyincreasesthetypesandnumberof3Dmodels.Inordertopromotetheworkefficiencyandreducethedevelop