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(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)以及模式識(shí)別等領(lǐng)域中的一個(gè)最基本的問(wèn)題。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，它是其它諸如坐標(biāo)對(duì)齊、屬性轉(zhuǎn)移、物體重建及檢索等關(guān)鍵問(wèn)題的基礎(chǔ)。近幾年對(duì)于形狀匹配出現(xiàn)了大量的研究，這部分源于這些年來(lái)對(duì)于形狀分析領(lǐng)域的關(guān)注以及由形狀分析所帶來(lái)的大量應(yīng)用。在形狀匹配中，當(dāng)前主要關(guān)注的是對(duì)于保長(zhǎng)變形物體之間的匹配，與之相應(yīng)的是使用了一些保長(zhǎng)不變的量或者變換，如測(cè)地距離、擴(kuò)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(gè)問(wèn)題：提出新的保長(zhǎng)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(zhǎng)變形物體等。其中匹配非保長(zhǎng)變形物體是近兩年出現(xiàn)的新的關(guān)注點(diǎn)。與匹配保長(zhǎng)變形物體不同的是因?yàn)樗鼪](méi)有相關(guān)的理論保障也使得這個(gè)問(wèn)題非常具有挑戰(zhàn)性。在進(jìn)行形狀匹配時(shí)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(gè)來(lái)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(shí)研究?jī)烧?。在?jì)算機(jī)視覺(jué)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(shí)用中僅僅需要形狀描述符就可以得到不錯(cuò)的匹配結(jié)果。在計(jì)算機(jī)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(méi)有與二維像素對(duì)應(yīng)的信息，形狀描述符的區(qū)分度往往不夠，因而同時(shí)使用形狀描述符和元素之間關(guān)系來(lái)進(jìn)行形狀匹配成了必須。本文主要對(duì)匹配非保長(zhǎng)變形物體對(duì)于形狀元素之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。因?yàn)樾螤钤嘏c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(gè)匹配骨架的技術(shù)，其中骨架的節(jié)點(diǎn)作為形狀元素，而節(jié)點(diǎn)間連接關(guān)系成為天然的元素間關(guān)系用于約束節(jié)點(diǎn)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(zhǎng)變形的物體。此工作還利用了骨架更清晰描述物體拓?fù)涞男再|(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