● 摘要
多媒体技术和Internet的发展给人们带来了海量的多媒体信息，三维模型作为新兴多媒体形式以其超大的信息容量和对真实物体的逼真描述能力在计算机设计、分子生物学、机械制造、医学研究以及文物保护等领域得到了广泛的应用。近年来，随着建模技术和数字化技术的飞速发展，三维模型数量更呈几何量级增长，针对三维模型的快速准确的检索也随之成为迫切需要解决的问题。在检索方法上，如果只通过基于文本的检索方法来检索三维模型，那将把大量的人力、时间浪费在对模型的文字描述上。为了能够有效的解决这个问题，我们有必要对基于内容的三维模型检索方法进行研究。本文以教育部重点项目“大学数字博物馆”和国家自然科学基金重点项目“虚拟奥运博物馆关键技术研究（60533070）”为背景，对基于内容的三维模型检索技术展开了研究和应用，完成了以下工作：1) 一种三维模型数据预处理方法的研究与实现。本文在经典的模型数据预处理方法的基础上给出并实现了一种基于平移归一化、旋转归一化、缩放归一化、反射归一化的三维模型数据预处理方法。在旋转归一化中，采用改进的主元分析算法－CPCA算法解决了三角网格的权值分布问题和坐标系主轴确定中的二义性问题。给出了一种反射归一化方法解决对称模型坐标轴正负方向的确定问题。最后使模型数据具有平移不变性、旋转不变性、缩放不变性、反射不变性。2) 一种基于几何投影的三维模型特征描述子提取算法的研究与实现。本文通过投影序列生成、轮廓线提取以及轮廓线特征描述子提取，实现了一种经典的基于几何投影的三维模型特征描述子提取算法，解决了简单易用的交互方式与特征描述子提取算法相结合的问题。3) 一种基于球面调和变换的三维模型特征描述子提取算法的研究与实现。本文实现了一种基于球面调和变换提取旋转不变的特征描述子提取算法，首先体素化三维模型，然后将三维模型投射到一组同心球面函数上，再通过切比雪夫点采样阵列和快速球面调和变换，得到旋转不变的特征描述子。4) 提出并实现了一种改进的特征匹配方法。本文在曼哈顿距离算法的基础上，提出了一种改进的基于曼哈顿距离的递减加权距离算法－DWMD距离算法，解决了频域中提取出来的特征描述子中数据各项间差异过大导致的问题和特征数据主要分布在低频区的问题。5) 设计并实现了基于Web的三维模型检索系统，将上述方法和算法结合应用，该检索系统将应用在大学数字博物馆中。