面向农机快速设计的三维模型检索方法研究

摘要

随着数字技术和计算机技术的快速发展，产品设计模式也发生了变化。传统的产品设计主要考虑如何构建三维模型，而现在主要考虑如何从已有的数据库中寻找所需的三维模型并加以利用，以有效提高产品设计效率。因此，三维模型检索技术已经成为各领域研究的热点。本文将三维模型检索技术引入农业机械的研发过程之中，结合模块化设计等技术建立了一个面向农机快速设计的总体技术体系，详细论述了该技术体系中的三大关键技术，并重点研究了三维模型检索技术。　　(1)我国农机发展较西方国家晚，整体研发能力相对较低，特别是丘陵山区农机的研发，由于易受地形等因素的影响，设计过程变得更加困难。对此，本文建立了一个面向农机快速设计的总体技术框架，论述了其关键技术组成，并对其中的三维模型检索技术进行了深入的研究。传统的三维模型检索方法只能对模型的单一特征进行描述，这只能表征模型的部分形状特征，导致无法准确检索到目标模型。为实现对目标模型的精准描述和快速检索，本文重点研究了基于特征融合的三维模型检索方法。　　(2)基于投影图的三维模型检索方法，由于体素化过程计算量大，耗时较长，导致检索效率低。对此，本文提出一种基于扩展三角形边界的模型体素化方法，通过三角形边界的外向扩展，将传统的点、线、面的体素化过程转变为只对面的体素化，减少了空间点线的距离计算。对比试验结果表明，该方法有效缩短了模型体素化时间。　　(3)传统傅里叶变换的图像特征提取算法只运用了傅里叶变换系数的幅值信息而舍去了相位信息，这就导致大量形状特征信息的丢失。对此，本文采用了基于相位保留的傅里叶变换特征提取算法来进行图像特征提取，既保留相位信息，又保留幅值信息。对比试验结果表明，相较于传统傅里叶变换特征提取算法，该算法得到了更理想的检索结果。　　(4)针对单一特征描述符对模型形状描述不足的缺点，本文采用信息熵权值确定方法对相位保留的傅里叶变换特征和Zernike矩特征进行融合，形成优势互补，以弥补单一特征描述符的不足。对比试验结果表明，特征融合的方法较单一特征提取方法所获得的检索效果更好。　　(5)综合以上研究内容，本文设计了一个面向农机快速设计的三维模型检索界面，可实现傅里叶变换特征、Zernike 矩特征、特征融合等三种特征提取方法，并具有对检索结果进行二次检索的功能。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2三维模型检索技术研究现状

1.3课题来源及研究意义

1.4 本文主要研究内容与组织结构

第二章 面向农机快速设计的总体技术体系

2.1农机研发现状分析

2.2面向农机快速设计的总体技术框架

2.3三维模型检索技术

2.4本章小结

第三章 基于投影图的三维模型特征提取方法

3.1模型预处理

3.2投影图获取

3.3投影图特征提取

3.4本章小结

第四章 基于特征融合的三维模型检索方法

4.1基于信息熵特征融合方法

4.2实验与分析

4.3本章小结

第五章 三维模型检索模块界面设计与实现

5.1三维模型检索模块界面设计

5.2实例检索

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果