三維CAD模型的多層次局部匹配和形狀索引方法研究

三維形狀的局部匹配與索引是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)形狀信息分析和理解的核心技術(shù)，在設(shè)計(jì)知識(shí)管理、基于實(shí)例的設(shè)計(jì)(CBD)等智能設(shè)計(jì)的研究領(lǐng)域具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。為實(shí)現(xiàn)基于三維CAD模型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息智能檢索與獲取，本項(xiàng)目根據(jù)CAD模型的外形特點(diǎn)，提出了綜合特征點(diǎn)、線、區(qū)域和骨架圖的多層次、多分辨率形狀描述算子；提出應(yīng)用參數(shù)估計(jì)技術(shù)來求解局部匹配的特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)，基于金字塔匹配核設(shè)計(jì)面向多分辨率形狀描述算子的匹配算法，并提出綜合應(yīng)用兩種方法的遞進(jìn)匹配策略；在測(cè)度空間理論下研究海量三維數(shù)據(jù)的索引建立，采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法進(jìn)行距離測(cè)度的設(shè)計(jì)，基于精簡(jiǎn)空間分割方法構(gòu)造測(cè)度索引并形成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出高效的三維模型檢索算法。本項(xiàng)目研究三維形狀的局部匹配和高效索引建立問題，具有較大的研究和推廣價(jià)值，對(duì)智能設(shè)計(jì)、反求工程、三維物體識(shí)別等技術(shù)的理論發(fā)展和解決復(fù)雜工程問題具有重要意義。 2100433B

三維重建是計(jì)算機(jī)視覺中公認(rèn)的難題，本項(xiàng)目使用CAD模型來提高三維重建的精度、穩(wěn)健性和速度的思路，圍繞著空間曲線和曲面的三維重建和匹配開展了以下五個(gè)方面的研究：1）基于高曲率點(diǎn)和拐點(diǎn)分割的空間曲線三維重建方法研究；2）基于B樣條和NURBS表示的空間自由曲線三維重建方法研究；3）基于單幀圖像的有源曲面仿射重建；4）三維離散數(shù)據(jù)的匹配與重建；5）基于迭代最近點(diǎn)的數(shù)據(jù)擬合方法。曲線和曲面是構(gòu)成物體幾何的基本要素，對(duì)它們?nèi)S重建和匹配的研究必然能夠促進(jìn)對(duì)整個(gè)物體幾何結(jié)構(gòu)三維重建和識(shí)別的研究，在視覺領(lǐng)域里具有非常重要的研究?jī)r(jià)值和意義，而我們提出的基于CAD模型的方法，為解決這些問題提供了一條有效的途徑。 2100433B

產(chǎn)品復(fù)用是CAD領(lǐng)域的關(guān)鍵問題之一。研究顯示，80％的創(chuàng)新設(shè)計(jì)源于對(duì)已有產(chǎn)品的復(fù)用。三維CAD模型檢索是解決三維產(chǎn)品復(fù)用問題的有效途徑?，F(xiàn)有研究在三維CAD模型的表示、檢索算法的效率與有效性方面有待進(jìn)一步改進(jìn)?？傮w而言，三維CAD模型檢索研究仍處于起步階段。本項(xiàng)目首次提出層次式多級(jí)映像圖表示方式（Hierarchical Multilevel Projection Graphs，HMPG），將三維CAD模型表示為拓?fù)鋱D、屬性圖、語(yǔ)義關(guān)聯(lián)圖三級(jí)映像，各級(jí)映像間通過幾何節(jié)點(diǎn)建立索引關(guān)系；并通過拓?fù)潢P(guān)系識(shí)別、屬性分析、語(yǔ)義關(guān)聯(lián)識(shí)別，將廣泛應(yīng)用的B-Reps描述轉(zhuǎn)換為HMPG表示。在此基礎(chǔ)上，提出新型、魯棒的快速層次式動(dòng)態(tài)檢索算法，以及基于HMPG表示的三維CAD模型分類、聚類、索引算法；并在相關(guān)反饋基礎(chǔ)上，建立基于用戶興趣的三維CAD模型空間，為優(yōu)化三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加快產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)提供新的思路。 2100433B