基于圖像的三維模型對稱性檢測方法的研究.pdf

1、在自然界中,對稱性是非常普遍的,無論是細(xì)胞、粒子的微觀結(jié)構(gòu),還是宇宙中的太陽系和其他星體,都存在不同程度的對稱性。而人類對于對稱性的感知也是非常強烈的,因此人造物體大都是對稱的,并且對稱性在心理學(xué)上被認(rèn)為是人類感知的一個基本原則。根據(jù)有關(guān)研究,當(dāng)人們對物體的識別出現(xiàn)“對稱性”時,大腦活動就會出現(xiàn)相應(yīng)的峰值。由此可見,對稱性影響了人們最初的注意機制,指導(dǎo)了后期對物體的各種處理過程。由于物體很難滿足嚴(yán)格的對稱性,因此單純的依靠對稱性的精確數(shù)

2、學(xué)定義來檢測對稱性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。另外,由于物體角度的變換、圖形數(shù)字化造成的噪聲等多種原因,經(jīng)過處理的圖形失去了原有的對稱特征,造成檢測結(jié)果不準(zhǔn)確。對稱性檢測不僅對定位和識別平面物體有重要作用,而且在3D物體的重建中也越來越重要。隨著工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備的不斷智能化,對稱性對紋理檢測和指引機器抓起物體有著舉足輕重的作用。因此提取復(fù)雜圖像中的對稱性對模式識別和圖像處理來說意義重大。三維模型對稱性檢測的關(guān)鍵問題在于如何快速準(zhǔn)確的找出對稱軸。

3、　　本文查閱了大量國內(nèi)外文獻(xiàn),對對稱性檢測問題做了深入研究。首先選取合適的角度對三維模型進(jìn)行投影,以保證投影的對稱性,然后對得到的圖像利用Sobel算子進(jìn)行邊緣化處理,在此基礎(chǔ)上,重點研究了基于圖像的三維模型對稱性檢測方法,并通過相關(guān)的定義和理論證明方法的可行性,以實驗結(jié)果驗證方法的有效性。
　　本論文的主要創(chuàng)新點如下:(1)利用隱含多項式法和主元分析法各自的特點,將兩種方法相結(jié)合對三維模型投影進(jìn)行檢測。該方法減少了計算量,提高了

4、檢測效率。(2)利用曲線微分的幾何性質(zhì),提出了基于曲線微分性質(zhì)的鏡像對稱檢測算法。該算法對鏡像對稱程度較高的模型較為有效。
　　本論文的主要工作如下:(1)通過介紹對稱性檢測的研究背景,指出了對稱性的重要性,以及在智能化程度越來越高的今天,對稱性檢測在各個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用并發(fā)揮了重要作用。綜合介紹了現(xiàn)有的對稱性檢測算法,并通過對比分析了各個算法的優(yōu)點和不足。(2)隱含多項式曲線法只要用很少的系數(shù)就可以較精確地描述物體,計算量較小?；?/p>

5、于主元分析的對稱性檢測方法理論基礎(chǔ)充分,對樣本集質(zhì)量要求比較低,而且無須對待檢測物體的具體形狀上的先驗知識。綜合這兩種方法的優(yōu)點,首先利用高次隱含多項式曲線對三維模型投影的邊界輪廓進(jìn)行擬合,對得到的隱含多項式曲線進(jìn)行計算,求出曲率為零和曲率為極值的點,然后將這些點集作為主元進(jìn)行分析,計算點集的協(xié)方差矩陣,求出特征值,最后對得出的主元方向進(jìn)行分析,確定對稱軸。實驗結(jié)果表明,這種結(jié)合算法能夠較快的檢測出對稱軸,具有較好的檢測效率。(3)根據(jù)