基于特征融合及流形排序的三维模型检索分析

肖丽萍

摘要

随着计算机软硬件技术与三维建模技术的快速发展，三维模型被广泛应用于医疗科学、计算机辅助设计、影视动画等场景中，应用范围越来越广。据统计，在新产生的模型中，约有75%的模型是对现有模型的改进。因此，想要提高设计与生产效率，快速在三维模型库中找到匹配模型是关键文章探讨了特征融合与流形排序对三维模型的检索，以期提高模型的检索准确性与检索速度。

【关键词】特征融合 流形排序 三维模型检索特征归一化

计算机与数字媒体的高速发展，三维模型的应用范围越发广泛。然而，在其应用中，想要创建出真实度较高的三维模型，需要消耗大量精力与时间。然而，在寻找到合适模型的前提下，对现有模型进行修改，能够快速又准确达到人们的需求。因此，为提高生产效率，在三维模型构建中，如何快速寻找适当的三维模型，以便快速修改成新的三维模型成为关键。文章对特征融合与流形排序两种方式三维模型检索展开探讨，以期快速寻找，将大量未标记模型加以应用，推动三维模型产业向前发展。

1 基于特征融合的三维模型检索

在三维模型检索过程中，单一特征检索精度已经难以提升，本文拟将不同性质特征进行融合，以期达到有效提高检索精度与准确性。本文对“以距离加权进行融合，重点关注特征的互补性与冗余性”的特征融合法展开探讨。

1.1 提取融合特征

一般來说，当凭借单一信息无法判定某一事物时，需要综合其他信息，才能对事物进行有效判定。在三维模型检索中，也存在类似情况，仅依靠单一特征检索已经无法保障准确率，且检索过程缓慢，对此，为提高三维模型检索效率与准确度，本文提出了融合其他特征，提高检索效果。当然，融合其他特征并不容易，首先，应判断不同特征间的互补性;其次，确定不同特征组合所占有的权值，有效保障不同特征的融合质量。

1.2 显巨离归一化

为保障不同特征之间的有效融合，可采用以下两种方式：

（1）将不同特征进行归一，当两种或多种特征达到相同数量级，能够直接串联，形成新的特征。

（2）通过不同特征进行计算，判断模型之间的距离后，对不同特征的距离值加权融合，以此形成新特征。

在特征融合中，后者应用较为广泛，因其不受特征维度影响，适用范围较为广泛，仅需要计算距离值并加权融合，即可保障不同特征完整融合。

1.3 特征融合

在特征融合在三维模型检索应用中，文章提出的特征融合方式是以特征计算距离值为主，通过加权融合得出了新的特征，以此提高三维模型检索的精确值与检索效率。该种特征融合方式具体如下：设归一化后三个不同特征距离值为d_i、d_j、d_k，在通过距离加权法融合特征时，可利用求取两未知数方式，实现特征融合。

在上述公式中，α与β是未知参数值，d为距离值，通过公式，可快速实现特征融合。

2 基于流形排序的三维模型检索

在距离加权特征融合过程中，人们忽视了其背后潜在的流形排序，三维模型检索准确率降低。然而，直接应用流形排序虽然能够发现流形结构，却也存在两方面问题：

（1）在距离矩阵向相似度矩阵转化时，容易受到异常数据的影响，流形传递因此失效。

（2）在流形应用之后，还存在的流形传递过程，将处于正确结果集中的数据，传递至错误结果集中。

2.1 建立流形结构

具体如图1所示。

2.2 多视角投影

实际上，描述一个物体，最有效方式就是为人们展示不同视角的图形，如此，人们能够对物体有一全面了解。须知，在描述三维模型时，不同角度下，所得到的视图不同，对此，仅有某一方向的视图检索，很难快速得到三维模型，只有通过多角度投影，才能快速获得所需要的三维模型。在多视角投影中，可将三维模型围绕x、y、z轴旋转，每旋转30°截取一个视图，如此，能够快速查找三维模型。

2.3 提取词频向量特征

提取SIFT特征：直接利用SIFT算法，检测二维投影的关键点所在，以此获得二维投影SIFT的特征。并且，SIFT算法的应用，能够由多个二维投影图上获得多个特征点，在每个特征点上，特征各一个128维向量。

构建视觉词典：对于相似的SIFT特征点，可将其同一视觉词汇。利用相关方式将SIFT特征聚类，构建视觉词典，为三维图形的检索奠定基础。

获得词频向量特征：视觉词典构建完毕，可将视觉词典与SIFT特征进行对比，以此得到词频向量。提高三维模型检索速度。

3 总结

文章探讨了特征融合以及流形排序对三维模型的检索分析，经试验得知，特征融合及流形排序两种检索方式各有优势，两项对比，以距离加权的特征融合的应用，以计算为主，三维模型检索效率更高;流行排序检索方式精确度更高。总之，无论是那种方式，都提高了三维模型检索的准确率与效率，提高了新的三维模型构建速率，推动了企业设计速度与生产效率，为企业经济发展奠定了坚实基础，推动了社会可持续发展。

参考文献

[1]陈强.基于特征融合及流形排序的三维模型检索研究[D].重庆大学，2016（11）：134-134.

[2]牟春倩，唐雁，胡金戈，基于流形排序的三维模型检索方法[J].山东大学学报：工学版，2017，47（04）：19-24.

[3]毛典辉，尹焕樸，李海生等.基于手绘草图的三维模型检索[J].系统仿真学报，2015，27（10）：2607-2614.