張 卓

(長春工業(yè)大學(xué) 人文信息學(xué)院 信息工程系，吉林 長春 130122)

利用圖像信息處理技術(shù)和智能三維建模技術(shù)進(jìn)行異構(gòu)三維CAD模型設(shè)計(jì)，以提高三維設(shè)計(jì)的逼真性[1].在進(jìn)行CAD模型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，研究異構(gòu)三維CAD模型的優(yōu)化檢索方法，提取異構(gòu)三維CAD模型的有用特征量.采用空間圖像處理和自適應(yīng)的信息調(diào)度技術(shù)，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)三維CAD模型建模優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高異構(gòu)三維CAD模型設(shè)計(jì)能力.近年來，相關(guān)的異構(gòu)三維CAD模型設(shè)計(jì)方法研究已受到人們的極大重視[2].

傳統(tǒng)方法中，對異構(gòu)三維CAD模型檢索是建立在對異構(gòu)三維CAD模型檢索的基礎(chǔ)上，主要有關(guān)聯(lián)規(guī)則檢索方法、灰色檢索方法、子空間檢索方法以及多分量的批處理檢索方法等研究對大規(guī)模多分辨異構(gòu)三維CAD建模的優(yōu)化檢索方法，結(jié)合異構(gòu)三維CAD模型的特征提取的自適應(yīng)學(xué)習(xí)方法進(jìn)行異構(gòu)三維CAD模型檢索，但上述方法進(jìn)行異構(gòu)三維CAD模型檢索的計(jì)算開銷較大，自適應(yīng)性能不好，受到模糊邊界因素的影響導(dǎo)致檢索的精度不高[3]

針對上述問題，本文提出基于頂點(diǎn)相容程度矩陣的異構(gòu)三維CAD模型檢索方法.

1 異構(gòu)三維CAD模型檢索的數(shù)學(xué)模型及特征分析

1.1 異構(gòu)三維CAD模型檢索的數(shù)學(xué)模型

為了實(shí)現(xiàn)異構(gòu)三維CAD模型檢索，結(jié)合數(shù)學(xué)建模方法，進(jìn)行異構(gòu)三維CAD模型檢索的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)和特征分析.采用雙曲微分方程構(gòu)建異構(gòu)三維CAD模型檢索的特征方程，結(jié)合模糊相關(guān)性融合方法進(jìn)行異構(gòu)三維CAD特征分析.假設(shè)待檢索的模糊多分辨異構(gòu)三維CAD模型為f(x,y)，異構(gòu)三維CAD模型的背景分量為g(x,y)，異構(gòu)三維CAD模型中的相似度特征為ai∈GF(q))，i=1,…,m，q為異構(gòu)三維CAD檢索的相容性特征分量，異構(gòu)三維CAD模型的空間分布屬性(a1,…,am)決定的Vandermonde方陣為：

(1)

根據(jù)異構(gòu)三維CAD模型的空間分布屬性，得到空間分布特征量的階數(shù)為m，檢索模型的m-1列和第m+1行列式形成子方陣表示為：

(2)

結(jié)合模糊相關(guān)性融合方法進(jìn)行異構(gòu)三維CAD特征分析，提取異構(gòu)三維CAD模型的關(guān)聯(lián)規(guī)則特征量，進(jìn)行異構(gòu)三維CAD模型檢索的數(shù)學(xué)建模分析和特征提取[4]

1.2 異構(gòu)三維CAD特征分析

(3)

故而異構(gòu)三維CAD模型的局部協(xié)方差矩陣為：

(4)

(A(α1,…,αm))-1B(β1,…,βm)=

(5)

2 異構(gòu)三維CAD模型檢索方法優(yōu)化

2.1 異構(gòu)三維CAD模型的關(guān)聯(lián)規(guī)則特征量提取

在上述采用雙曲微分方程構(gòu)建異構(gòu)三維CAD模型檢索的特征方程，并進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)上，進(jìn)行異構(gòu)三維CAD模型檢索的優(yōu)化設(shè)計(jì).本文提出基于頂點(diǎn)相容程度矩陣的異構(gòu)三維CAD模型檢索方法，采用深度學(xué)習(xí)算法進(jìn)行檢索器加權(quán)設(shè)計(jì)，構(gòu)建頂點(diǎn)相容程度矩陣，得到頂點(diǎn)相容程度矩陣的對合矩陣GF(q)滿足：

(6)

(7)

從而，得到異構(gòu)三維CAD模型檢索的頂點(diǎn)三維分布滿足V(a1,…,am)-1V(b1,…,bm)，協(xié)方差矩陣滿足：

(V(a1,…,am)(α1,…,αm))-1V(b1,…,bm)(β1,…,βm)

(8)

綜上分析，進(jìn)行異構(gòu)三維CAD模型的關(guān)聯(lián)規(guī)則特征量提取，根據(jù)特征提取結(jié)果，進(jìn)行異構(gòu)三維CAD的檢索算法優(yōu)化設(shè)計(jì)[6].

2.2 異構(gòu)三維CAD模型檢索輸出

在頂點(diǎn)相容程度矩陣中進(jìn)行異構(gòu)三維CAD模型檢索特征量的聚類分析和自適應(yīng)調(diào)度，異構(gòu)三維CAD模型檢索的有效特征空間GF(2n)上，存在Vandermonde方陣為：

(9)

若有梯度方向直方圖(α1,…,αm)∈GF(2n)m，那么bi=ai+Δ且ai,bj為GF(2n)中2m互不相同的元.采用頂點(diǎn)相容程度矩陣進(jìn)行異構(gòu)三維CAD模型的特征空間融合處理，在頂點(diǎn)相容程度矩陣中進(jìn)行異構(gòu)三維CAD模型檢索特征量的聚類處理，得到信息增強(qiáng)輸出為：

(10)

采用空間區(qū)域的自適應(yīng)調(diào)度方法，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)三維CAD模型檢索優(yōu)化，最后得出異構(gòu)三維CAD模型檢索輸出為:

(V(a1,…,am)(α1,…,αm))-1V(b1,…,bm)(α1,…,αm)

(11)

綜上分析，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)三維CAD模型檢索優(yōu)化.

3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

為了測試本文方法在實(shí)現(xiàn)異構(gòu)三維CAD模型檢索中的應(yīng)用性能，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn).結(jié)合Matlab進(jìn)行檢索算法的仿真設(shè)計(jì)，異構(gòu)三維CAD模型檢索的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集為Corel標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，對異構(gòu)三維CAD模型庫中的2 000組異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模，得到三維CAD數(shù)據(jù)庫模型.CAD檢索模型中的訓(xùn)練樣本集為120，對異構(gòu)三維CAD模型檢索的輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)為3，輸出層的節(jié)點(diǎn)數(shù)為4，自適應(yīng)迭代次數(shù)為200.根據(jù)上述仿真環(huán)境和參數(shù)設(shè)定，進(jìn)行異構(gòu)三維CAD模型檢索，得到原始的三維CAD模型數(shù)據(jù)如圖1所示.

圖1 原始的三維CAD模型數(shù)據(jù)

以圖1的數(shù)據(jù)為輸入，進(jìn)行三維CAD模型檢索，得到檢索輸出如圖2所示.

圖2 檢索輸出

分析圖2得知，采用本文方法能有效實(shí)現(xiàn)對異構(gòu)三維CAD模型的優(yōu)化檢索，測試不同方法進(jìn)行異構(gòu)三維CAD模型檢索的查準(zhǔn)率，得到對比結(jié)果如圖3所示.分析圖3得知，采用本文方法進(jìn)行異構(gòu)三維CAD模型檢索的查準(zhǔn)率較高.

圖3 查準(zhǔn)率對比

4 結(jié)語

對異構(gòu)三維CAD模型的檢索算法設(shè)計(jì)，提取異構(gòu)三維CAD模型的有用特征量，采用空間圖像處理和自適應(yīng)的信息調(diào)度技術(shù)，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)三維CAD模型建模優(yōu)化設(shè)計(jì)，本文提出基于頂點(diǎn)相容程度矩陣的異構(gòu)三維CAD模型檢索方法研究得知.本文方法進(jìn)行異構(gòu)三維CAD模型檢索的查準(zhǔn)率較高.