基于圖的三維形狀匹配.pdf

1、浙江大學(xué)博士學(xué)位論文摘要摘要形狀匹配是計算機圖形學(xué)、計算機視覺以及模式識別等領(lǐng)域中的一個最基本的問題。在計算機圖形學(xué)中，它是其它諸如坐標對齊、屬性轉(zhuǎn)移、物體重建及檢索等關(guān)鍵問題的基礎(chǔ)。近幾年對于形狀匹配出現(xiàn)了大量的研究，這部分源于這些年來對于形狀分析領(lǐng)域的關(guān)注以及由形狀分析所帶來的大量應(yīng)用。在形狀匹配中，當前主要關(guān)注的是對于保長變形物體之間的匹配，與之相應(yīng)的是使用了一些保長不變的量或者變換，如測地距離、擴散距離及莫比烏斯變換等。相應(yīng)的研

2、究主要關(guān)注這幾個問題：提出新的保長不變的量、變換或者性質(zhì)；匹配部分物體；匹配不同元素；獲得稠密的匹配；匹配非保長變形物體等。其中匹配非保長變形物體是近兩年出現(xiàn)的新的關(guān)注點。與匹配保長變形物體不同的是因為它沒有相關(guān)的理論保障也使得這個問題非常具有挑戰(zhàn)性。在進行形狀匹配時需要形狀元素的形狀描述符以及元素之間的關(guān)系。按照這個來分類形狀匹配的研究可以分為研究形狀描述符或者元素之間關(guān)系以及同時研究兩者。在計算機視覺中由于圖像像素包含完全的信息，由

3、像素梯度產(chǎn)生的形狀描述符具有很高的區(qū)分度，因而在大量的實用中僅僅需要形狀描述符就可以得到不錯的匹配結(jié)果。在計算機圖形學(xué)中近期也有工作把類似的思想引入三維物體中以期獲得高區(qū)分度的形狀描述符。但是由于三維中沒有與二維像素對應(yīng)的信息，形狀描述符的區(qū)分度往往不夠，因而同時使用形狀描述符和元素之間關(guān)系來進行形狀匹配成了必須。本文主要對匹配非保長變形物體對于形狀元素之間的關(guān)系進行了研究。因為形狀元素與元素之間關(guān)系一起形成圖的結(jié)構(gòu)，因而本文的工作最終

4、都基于圖匹配的方式完成形狀匹配。具體的工作包括：1提出一個匹配骨架的技術(shù)，其中骨架的節(jié)點作為形狀元素，而節(jié)點間連接關(guān)系成為天然的元素間關(guān)系用于約束節(jié)點間的匹配。由于骨架描述了物體的結(jié)構(gòu)信息而忽視了物體表面的幾何信息，所以匹配骨架的方法適用于匹配結(jié)構(gòu)相似但表面幾何差別大的非保長變形的物體。此工作還利用了骨架更清晰描述物體拓撲的性質(zhì)，把匹配浙江大學(xué)博士學(xué)位論文ABSTRACTAbstractShapematchingisafundament

5、alproblemincomputergraphics，computervisionandpatternrecognitionIncomputergraphics，itisthebasisforcriticalproblemslikeregistration，attributetransferring，objectreconstructionandretrievalTherearemassiveresearchesinshapematc

6、hinginrecentyears，partlyduetothefastdevelopmentsandlargeamountofapplicationsinshapeanalysisintheseyearsInshapematching，matchingisometricobjectsarenowthecentralobjective，whileisometricinvariants，suchasgeodesic，diffusiondi

7、stanceorMSbiustransformareusedThustopicsinwhichpeopleisinterestedinclude：proposingnewisometricinvariants，matchingpartialobjects，matchingdifferentelements，obtainingdenseco玎espondencesandmatchingnonisometricobjectsMatching

8、nonisometricobjectsisanewtopicappearsinrecentacoupleofyearsAsopposedtomatchingisometricobjectshavingtheoreticalfoundations，ithasnotanditisverychallengingShapedescriptorsofelementsandrelationsbetweenelementsareusedinshape

9、matchingAccordingtothiscriterion，researchesinshapematchingincludedevelopingnewshapedescriptorsornewrelationsorbothIncomputervision，thepixelsinanimagecontainfullinformationandgradient—basedshapedescriptorsarehighlydiscrim

10、inative，thusinpracticemanyresultsareachievedwithonlyshapedescriptorsIncomputergraphics，similarideasareadoptedinto3DtodevelopnewshapedescriptorsHoweverwithoutthefullinformationaspixels，shapedescriptorsin3Dareoftennotdiscr

11、iminativeenoughandelementrelationsarealwaysrequiredWefocusonmatchingnon—isometricobjectsmainlydependingonelementrelationsAselementsandtheirrelationsformagraph，weareusinggraphmatchingtodotheshapematchingTheworksinclude：1W