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基于BoW-SIFT模型和层次网格特征的三维检索系统

作 者: 俞伟峰
导 师: 张艳
学 校: 北京理工大学
专 业: 计算机科学与技术
关键词: 模型检索 BoW-SIFT模型 层次分割
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 92次
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内容摘要


本文旨在研究一种检索性能较优的三维检索系统。三维模型检索系统是当今检索领域中比较新颖的研究热点和难点,而且未来的应用前景十分广泛。BoW技术起源于文档检索系统,并在文档检索领域取得了成功;SIFT特征提取技术由D.G.Lowe1999年提出,2004年完善总结,在图像检索领域获得了不错的检索效果。本文通过将两者结合,并将它们应用到了三维检索系统中。实验表明,基于BoW-SIFT模型(即BoW和SIFT特征提取的结合)的三维模型检索方法是可行且高效的。本文的主要的研究内容如下:1.重点研究了BoW-SIFT模型的原理,并提出利用BoW-SIFT模型实现三维模型检索系统。由于BoW技术存在网格结构和语义信息的不足,本文引入了三维模型的网格分割算法之一(2-way层次分割算法),提出将分割后的网格特征(区域数、区域间的平均测地距离和模型中心)应用到BoW-SIFT系统中。2.设计并实现了基于BoW- SIFT模型的三维检索系统。该系统在基于Princeton大学3D模型库上,经过视图生成、SIFT特征提取、KMeans聚类(生成词袋)、模型BoW表示及相似性度量、检索结果可视化、检索结果评价等过程,实现了三维模型的实时检索。3.通过实验逐一确定了BoW-SIFT检索系统的参数,如词典大小、聚类初始种子点选择、视图数目及距离准则等。与其他检索系统(如基于LFD、基于D2距离)类比结果表明,本系统的检索性能相对较优;而且还验证了加入网格特征后的BoW-SIFT系统比原BoW-SIFT系统的检索性能有所提高。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-19
  1.1 研究目的和意义  10-12
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  12-17
    1.2.1 主要的三维模型检索引擎  12
    1.2.2 三维模型检索系统的整体框架  12-13
    1.2.3 特征提取技术的研究进展  13-15
    1.2.4 BoW 技术的研究进展  15-16
    1.2.5 网格分割的研究进展  16-17
  1.3 本文的研究内容  17
  1.4 本文的组织和结构  17-19
第二章 BOW-SIFT 特征提取及网格分割  19-33
  2.1 BoW 技术的原理及应用  19-20
  2.2 SIFT 特征提取算法  20-24
    2.2.1 SIFT 算法的特点  20
    2.2.2 SIFT 算法步骤  20-23
    2.2.3 SIFT 描述子的性能实验  23-24
  2.3 其他特征描述子  24-25
  2.4 BoW-SIFT 模型  25-26
  2.5 网格分割的引入  26-28
    2.5.1 BoW 技术的缺点  26
    2.5.2 网格分割的引入  26-27
    2.5.3 2-way 层次分割算法  27-28
  2.6 层次分割算法的实现  28-31
    2.6.1 算法的主要步骤  28
    2.6.2 层次分割算法的流程图  28-31
  2.7 层次分割后的特征表示  31-32
  2.8 本章小结  32-33
第三章 基于 BOW-SIFT 的三维检索系统的设计  33-45
  3.1 训练阶段的设计  33-39
    3.1.1 模型的预处理  33-34
    3.1.2 模型的多视图生成  34-35
    3.1.3 SIFT 特征提取  35-37
    3.1.4 生成词袋(codebook)  37-39
  3.2 实时检索阶段的设计  39-44
    3.2.1 模型的BoW 表示  39
    3.2.2 待检索模型的BoW 表示  39-40
    3.2.3 相似性度量  40
    3.2.4 排序  40
    3.2.5 检索效果评价  40-44
  3.3 本章小结  44-45
第四章 基于 BOW-SIFT 的三维检索系统的实验  45-59
  4.1 无分割的BoW-SIFT 系统的实验  46-55
    4.1.1 BoW-SIFT 系统的参数设定  46-52
    4.1.2 不同类别的模型的检索效果  52-54
    4.1.3 BoW-SIFT 系统与其他检索系统的对比  54-55
  4.2 基于层次分割的BoW-SIFT 系统的实验  55-58
    4.2.1 层次分割的参数设定  56
    4.2.2 层次分割的具体实例  56-57
    4.2.3 层次分割在BoW-SIFT 系统中的应用  57-58
  4.3 本章小结  58-59
结论  59-61
参考文献  61-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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