文档介绍：三维CAD模型检索技术研究现状与发展趋势
【摘要】对目前三维CAD模型检索技术的研究现状和发展趋势进行了的综述。首先从文本检索、内容检索和语义检索三个方面对三维CAD模型检索技术国内外研究现状进行了全面论述;分析总结了现有三维CAD模型检索系统及三维CAD模型检索技术的应用;最后对三维CAD模型的检索技术存在的问题及未来的发展方向进行了展望。
关键词:三维CAD模型;内容检索;语义检索
3D CAD model retrieval: state-of-the-art review and future trends
Key words 3D CAD model; content-based retrieval; semantic-based retrieval
引言
随着信息化建设的不断深入,基于三维模型的产品设计与制造已成为我国制造业的主流模式,由于产品三维模型具有可视化、数字化和虚拟化等特点,使其成为产品开发各环节(CAD、CAE、CAPP、CAM等)不可或缺的基础载体[1]。研究和统计分析表明,在新产品开发中,约40%是重用过去的部件设计,约40%是对已有设计部件的微小修改,而只有约20%是完全新的设计[2]。因此,如何方便、准确、快速地获取已有产品三维模型的相似性设计成果,并加以有效重用,是提高设计效率、缩短产品开发周期的关键之一,通过三维模型检索技术可以实现企业产品三维模型资源的多粒度、精确化、个性化快速聚类,为产品设计过程中各类设计成果的重用提供一种全新的支持手段。
本文首先简单介绍了三维CAD模型检索技术的体系结构,并对目前国内外一些优秀的检索算法进行了归纳整理,比较了它们的优缺点,然后对三维CAD模型检索系统及应用进行了讨论,最后对目前研究中存在的问题和未来发展方向的进行了展望。
三维CAD模型检索体系结构
三维CAD模型检索技术是利用能够反映CAD模型文本、形状、特征及语义信息自动建立索引,从而达到检索三维模型的目的。其通常包括模型库组织、预处理、特征提取、相似性度量、索引结构、用户查询接口、相关反馈等多项关键技术。
图 1 检索系统的体系结构
三维CAD模型检索首先从CAD模型中自动计算并提取模型的特征信息,建立模型的信息索引,然后在多维索引空间中计算待查询模型与目标模型之间的相似程度,实现对三维模型数据库的浏览和检索,检索系统的框架如图 1所示,通常一个完整的模型检索系统主要包括以下几个方面:
信息提取,CAD模型包含的信息由文本、几何形状、拓扑结构、表面信息及特征语义等信息,这些信息往往比较复杂且不易获得,因此如何有效地提取这些信息来描述CAD模型成为三维CAD模型检索首先要解决的问题,同时也是一个难点。
相似性度量,信息提取是三维模型检索的前提条件,相似性度量则是使提取的信息得到正确应用的保证。选择适当的度量尺度,将查询模型的特征与待查询的数据库中模型特征进行比较,用相似性、相异性度量尺度计算两个模型对应的特征之间的距离,从而得到两个模型之间的相似性。
索引结构,面对庞大的三维模型数据库,必须建立快速、有效的索引结构。
用户查询接口,一个好的检索系统应该拥有交互性能,给用户提供方便的查询和浏览。其中,用户查询接口的优劣对三维模型检索系统的可用性和检索性能有较大影响。目前的检索方式有:基于文本关