【摘要】：隨著三維掃描技術(shù)和建模技術(shù)的不斷發(fā)展,三維模型被大量運(yùn)用到游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)、影視動(dòng)畫、生物學(xué)等領(lǐng)域。三維模型數(shù)量的快速增加為數(shù)字幾何處理提出了新的挑戰(zhàn),其中亟待解決的問(wèn)題就是如何基于它們的幾何形狀進(jìn)行整理和分類。另外,在幾何建模和模型處理等領(lǐng)域,如何對(duì)三維模型進(jìn)行自動(dòng)地分割也變得越來(lái)越重要。它不但能幫助圖形理解,而且對(duì)很多計(jì)算機(jī)圖形學(xué)問(wèn)題也是至關(guān)重要的,包括網(wǎng)格參數(shù)化、模型簡(jiǎn)化、異常檢測(cè)、骨骼提取、分辨率建模和圖形檢索等等。本文對(duì)三維模型分類與分割問(wèn)題進(jìn)行了研究,并分別提出了相關(guān)的算法。在三維模型分割算法中,該算法可以自動(dòng)地對(duì)單個(gè)三維模型進(jìn)行分割或?qū)ν活惾S模型進(jìn)行協(xié)同分割(co-segmentation)。首先對(duì)每個(gè)三維模型進(jìn)行預(yù)分割(over-segmentation)來(lái)得到一個(gè)個(gè)小塊,然后利用特征描述符計(jì)算每個(gè)塊的特征并以此作為此三維模型的低級(jí)特征。然后再基于深度學(xué)習(xí)算法并以無(wú)監(jiān)督的方式從各個(gè)三維模型的低級(jí)特征中學(xué)到高級(jí)特征。最后,通過(guò)在高級(jí)特征空間中對(duì)各個(gè)三維模型的一個(gè)個(gè)塊進(jìn)行聚類,從而可以很快的得到分割或協(xié)同分割的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與其它三維模型分割算法相比,本文的算法展現(xiàn)出更優(yōu)異的分割效果。在三維模型分類算法中,該算法基于密度峰值聚類(Density Peaks Clustering)來(lái)有效提高分類的準(zhǔn)確率。算法首先利用多種特征描述符分別對(duì)每個(gè)三維模型提取相應(yīng)的特征向量,并將由此得到的特征向量運(yùn)用魯棒主成分分析(Robust Principle Component Analysis)去除噪聲并降維,最后通過(guò)密度峰值聚類實(shí)現(xiàn)三維模型的分類。本文算法具有可以通過(guò)決策圖以直觀的方式確定三維模型分類類別數(shù)的優(yōu)點(diǎn),克服了傳統(tǒng)算法在這方面的缺陷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與傳統(tǒng)算法相比,本文算法具有準(zhǔn)確率高,魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
[Abstract]:With the development of 3D scanning and modeling techniques, 3D models are widely used in the fields of game, virtual reality, video animation, biology and so on. The rapid increase in the number of 3D models poses a new challenge to digital geometry processing, among which the problem to be solved is how to sort and classify them based on their geometric shapes. In addition, in the field of geometric modeling and model processing, how to segment 3D models automatically becomes more and more important. It not only helps to understand graphics, but also plays an important role in many computer graphics problems, including mesh parameterization, model simplification, anomaly detection, bone extraction, resolution modeling and graphic retrieval. In this paper, the classification and segmentation of three-dimensional models are studied, and relevant algorithms are proposed. In the 3D model segmentation algorithm, the algorithm can automatically segment a single 3D model or co-partition the same kind of 3D model (co-segmentation). At first, each 3D model is prepartitioned (over-segmentation) to obtain a small block, and then the feature descriptor is used to calculate the features of each block as the low-level feature of the 3D model. Then, based on the depth learning algorithm and in an unsupervised manner, we can learn advanced features from the low-level features of each 3D model. Finally, by clustering the blocks of each 3D model in the high-level feature space, the results of segmentation or co-segmentation can be obtained quickly. Experimental results show that the proposed algorithm is more effective than other 3D model segmentation algorithms. In the 3D model classification algorithm, the algorithm based on the peak density clustering (Density Peaks Clustering) to effectively improve the accuracy of classification. The algorithm firstly extracts the corresponding feature vectors for each 3D model using a variety of feature descriptors, and uses the robust principal component analysis (Robust Principle Component Analysis) to remove noise and reduce the dimension. Finally, the classification of 3D models is realized by peak density clustering. This algorithm has the advantage that the classification number of 3D models can be determined intuitively by the decision graph, which overcomes the defects of the traditional algorithm in this respect. The experimental results show that the proposed algorithm has the advantages of high accuracy and robustness compared with the traditional algorithm.
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41

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本文編號(hào)：2273114