面向设计重用的农机三维CAD模型检索方法研究
发布时间：2021-09-01 18:06
农业机械装备是我国制造业中的重要组成部分,农业机械产品设计多数依然采用传统设计方法,存在产品开发周期长、重复性设计多、设计资源难以重用等问题,以工业化与信息化深度融合为主线的模型检索重用技术是促进农机装备产业升级的重要途径之一,可有效利用已有设计资源,缩短设计周期,降低设计成本,从而实现快速化设计。目前包括农机制造领域在内的三维模型数量快速增长,满足农机设计人员全方位、多样化的模型检索需求已成为农机设计重用技术的关键。为提高农机三维CAD模型检索方法的准确度与适用性,促进农机装备快速化、智能化设计,本文面向农机装备设计重用,聚焦三维模型检索关键技术,分别针对农机三维CAD模型的通用性、特殊性以及局部耦合性设计特点展开检索方法研究。论文的主要研究内容与创新点如下:（1）构建了面向设计重用的农机三维CAD模型专用库。三维模型库是研究检索方法准确性与适用性的基础,专一领域需要专用模型库,专用模型库需要专用检索方法,因此本文通过课题协作农机企业、互联网以及三维建模三种方式收集农机三维CAD模型,构建了以拖拉机与联合收割机为主,以农机装备关键零件为辅,以国际通用CAD模型为补充的农机三维模型专用...
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
可标记属性邻接图LAAGFig.1-5Labelledattributeadjacencygraphs
文11下降方法则用于训练每一层，通过平均像素值来压缩深度图像，降低了计算机内存限制。Mehrdad[98]将模型投影到以3D模型质心为中心的球体上，从二维投影形状中提取LPC系数，提出了一种基于线性预测编码（LPC）系数的3D模型描述符，该方法采用SVM-OSS相似性度量，有效地比较两个模型特征向量，从而提高检索性能。Siddiqua[99]提出了一种基于深度图像的监督式自编码3D模型检索方法，该方法的关键创新之处在于采用了双重抽象特征来处理深度图像中的不完全性和模糊性问题，提高了跨模态三维模型检索精度与稳定性。图1-6快速视图法检索框架Fig.1-6Fastview-based3Dmodelretrievalframework在基于视图的3D模型检索中，多视图匹配是一项重要且具有挑战性的任务，为了解决这一问题，Liu[100]提出了一种原始多模态图集（MCG）匹配方法，该方法一方面能够综合利用模型局部与全局特征，此外该方法无需定义图的高阶属性，成功解决多视图匹配困难。Yang[101]提出了关于交叉模型相关性检索方法，该方法从3D模型的多视图中提取视图特征，用超图（hypergraph）表示3D模型之间的相关性，超图可以体现模型顶点相关性和边缘相关性，实验证明该方法有一定优越性，但需要较多的运行内存和计算时间。Xiao提出了一种基于视图的快速3D模型检索框架，如图1-6所示[102]，该框架包括两个部分：第一是无监督的多特征融合算法（UMFF），用于从原始的多个视觉特征中学习紧凑而有区别的特征；第二是一种有效的在线投影学习算法（OPL），该算法旨在将新输入的多个视觉特征快速转换为相应低维特征表示。Liu[103]通过监督多视图特征学习（SMFL）提出了一种基于视图的3D模型检索方法，该方法首先通过奇异值分解（SVD）算法生成视觉特征子空间，此步骤用于从多视图?
面向设计重用的农机三维CAD模型检索方法研究12模型间的相似度。Liu[104]提出了一种基于可区分变量的多视图模型检索（MVLVM）方法，该方法简化了模型代表性视图提取过程，有效避免了传统检索方法的阵列约束限制，提高了视图检索方法的灵活性。1.2.2.3基于草图的检索方法草图同样是一种强有力表达视觉特征信息载体[27]，草图本质上属于2D图像，但草图突出强调的是3D模型的轮廓信息，鉴于草图的特殊性本文将其单独分类。草图检索方法是通过比较手绘草图和3D模型候选者之间的几何相似性进行检索的。目前基于草图检索方法的主要挑战是草图与3D形状之间的巨大模态差距，为此研究者从不同角度进行研究。Yoon根据压缩感知（CS）方法[105]，提取3D模型的投影图像中定向梯度特征的直方图，提出了一种新的基于草图的三维模型检索方法。为了提高2D草图与3D模型对应关系的准确性以及检索性能，Li在测量3D模型间距离之前，使模型与查询的2D草图对齐，基于手绘和标准线草图的实验证明了该方法有效性和鲁棒性[106]。Wang研究了一种结合模型全局特征和基于局部特征的3D模型草图检索方法[15]，该方法从3D模型代表性2D视图中提取这两种特征信息，全局特征代表总体外部边界形状信息，局部特征描述内部细节，促进了3D模型的语义描述和检索。图1-7草图检索方法Fig.1-7SketchbasedmodelretrievalBai认为同一类别的三维模型与草图具有共同的语义内容，基于此研究了一种新的基于草图三维模型检索方法，如图1-7所示[107]，该方法首先将每个3D模型表示为一组视图来构建公共数据空间，然后根据交叉熵评价法将视图转换为草图，生成一个共同的模态空间，最后根据草图和三维模型的学习特征，设计了草图与三维模型之间的4种距
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STL模型的解析处理和几何特征精度评价研究[J]. 徐思远,杨伟群. 制造业自动化. 2019(07)
[2]基于三维小波变换的农机CAD模型特征提取与评价方法[J]. 刘洪豪,赵秀艳,张开兴,宋正河,刘贤喜. 农业机械学报. 2018(S1)
[3]基于Sobol序列的防尘供水管网系统可靠性分析[J]. 邓权龙,蒋仲安,韩硕,付恩琦. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(09)
[4]基于Kinect骨架追踪的三维人体模型检索[J]. 王琛,刘弘,陆佃杰. 山东师范大学学报(自然科学版). 2018(01)
[5]Hierarchical Layout Deduction for Furniture Model Retrieval[J]. PAN Wanbin,LI Shi,WANG Yigang,JI Zhongping. Chinese Journal of Electronics. 2018(02)
[6]基于土壤比阻的大功率拖拉机变权重力位综合控制研究[J]. 王素玉,刘站,李瑞川,徐继康,刘延俊. 农业机械学报. 2018(02)
[7]基于多属性决策的农机专业底盘实例推理方法[J]. 赵秀艳,宋正河,张开兴,刘贤喜. 农业机械学报. 2017(02)
[8]面向数控工艺重用的三维CAD模型局部结构检索[J]. 徐昌鸿,张树生,黄波,李秀玲. 计算机集成制造系统. 2017(08)
[9]大豆播种装备谱系模块聚类划分方法[J]. 刘宏新,付露露,贾儒,郭丽峰. 农业工程学报. 2016(19)
[10]基于规则转换的机械式排种器系列与变异变型设计[J]. 刘宏新,付露露,周兴宇,贾儒. 东北农业大学学报. 2015(11)
博士论文
[1]三维CAD模型的形状特征提取与检索[D]. 林昕.中国科学技术大学 2017
[2]基于设计结构层次的机械产品设计实例表达与推理[D]. 刘辉.山东大学 2012
[3]三维模型特征提取与检索[D]. 柳伟.上海交通大学 2008
[4]产品设计信息可重用性及产品设计资源管理关键技术研究[D]. 齐峰.浙江大学 2004
硕士论文
[1]秦俑陶片三维模型分类方法研究[D]. 杨戈.西北大学 2014
[2]面向产品设计重用的零件库研究[D]. 张霞.华中科技大学 2008
本文编号：3377438
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
可标记属性邻接图LAAGFig.1-5Labelledattributeadjacencygraphs
文11下降方法则用于训练每一层，通过平均像素值来压缩深度图像，降低了计算机内存限制。Mehrdad[98]将模型投影到以3D模型质心为中心的球体上，从二维投影形状中提取LPC系数，提出了一种基于线性预测编码（LPC）系数的3D模型描述符，该方法采用SVM-OSS相似性度量，有效地比较两个模型特征向量，从而提高检索性能。Siddiqua[99]提出了一种基于深度图像的监督式自编码3D模型检索方法，该方法的关键创新之处在于采用了双重抽象特征来处理深度图像中的不完全性和模糊性问题，提高了跨模态三维模型检索精度与稳定性。图1-6快速视图法检索框架Fig.1-6Fastview-based3Dmodelretrievalframework在基于视图的3D模型检索中，多视图匹配是一项重要且具有挑战性的任务，为了解决这一问题，Liu[100]提出了一种原始多模态图集（MCG）匹配方法，该方法一方面能够综合利用模型局部与全局特征，此外该方法无需定义图的高阶属性，成功解决多视图匹配困难。Yang[101]提出了关于交叉模型相关性检索方法，该方法从3D模型的多视图中提取视图特征，用超图（hypergraph）表示3D模型之间的相关性，超图可以体现模型顶点相关性和边缘相关性，实验证明该方法有一定优越性，但需要较多的运行内存和计算时间。Xiao提出了一种基于视图的快速3D模型检索框架，如图1-6所示[102]，该框架包括两个部分：第一是无监督的多特征融合算法（UMFF），用于从原始的多个视觉特征中学习紧凑而有区别的特征；第二是一种有效的在线投影学习算法（OPL），该算法旨在将新输入的多个视觉特征快速转换为相应低维特征表示。Liu[103]通过监督多视图特征学习（SMFL）提出了一种基于视图的3D模型检索方法，该方法首先通过奇异值分解（SVD）算法生成视觉特征子空间，此步骤用于从多视图?
面向设计重用的农机三维CAD模型检索方法研究12模型间的相似度。Liu[104]提出了一种基于可区分变量的多视图模型检索（MVLVM）方法，该方法简化了模型代表性视图提取过程，有效避免了传统检索方法的阵列约束限制，提高了视图检索方法的灵活性。1.2.2.3基于草图的检索方法草图同样是一种强有力表达视觉特征信息载体[27]，草图本质上属于2D图像，但草图突出强调的是3D模型的轮廓信息，鉴于草图的特殊性本文将其单独分类。草图检索方法是通过比较手绘草图和3D模型候选者之间的几何相似性进行检索的。目前基于草图检索方法的主要挑战是草图与3D形状之间的巨大模态差距，为此研究者从不同角度进行研究。Yoon根据压缩感知（CS）方法[105]，提取3D模型的投影图像中定向梯度特征的直方图，提出了一种新的基于草图的三维模型检索方法。为了提高2D草图与3D模型对应关系的准确性以及检索性能，Li在测量3D模型间距离之前，使模型与查询的2D草图对齐，基于手绘和标准线草图的实验证明了该方法有效性和鲁棒性[106]。Wang研究了一种结合模型全局特征和基于局部特征的3D模型草图检索方法[15]，该方法从3D模型代表性2D视图中提取这两种特征信息，全局特征代表总体外部边界形状信息，局部特征描述内部细节，促进了3D模型的语义描述和检索。图1-7草图检索方法Fig.1-7SketchbasedmodelretrievalBai认为同一类别的三维模型与草图具有共同的语义内容，基于此研究了一种新的基于草图三维模型检索方法，如图1-7所示[107]，该方法首先将每个3D模型表示为一组视图来构建公共数据空间，然后根据交叉熵评价法将视图转换为草图，生成一个共同的模态空间，最后根据草图和三维模型的学习特征，设计了草图与三维模型之间的4种距
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STL模型的解析处理和几何特征精度评价研究[J]. 徐思远,杨伟群. 制造业自动化. 2019(07)
[2]基于三维小波变换的农机CAD模型特征提取与评价方法[J]. 刘洪豪,赵秀艳,张开兴,宋正河,刘贤喜. 农业机械学报. 2018(S1)
[3]基于Sobol序列的防尘供水管网系统可靠性分析[J]. 邓权龙,蒋仲安,韩硕,付恩琦. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(09)
[4]基于Kinect骨架追踪的三维人体模型检索[J]. 王琛,刘弘,陆佃杰. 山东师范大学学报(自然科学版). 2018(01)
[5]Hierarchical Layout Deduction for Furniture Model Retrieval[J]. PAN Wanbin,LI Shi,WANG Yigang,JI Zhongping. Chinese Journal of Electronics. 2018(02)
[6]基于土壤比阻的大功率拖拉机变权重力位综合控制研究[J]. 王素玉,刘站,李瑞川,徐继康,刘延俊. 农业机械学报. 2018(02)
[7]基于多属性决策的农机专业底盘实例推理方法[J]. 赵秀艳,宋正河,张开兴,刘贤喜. 农业机械学报. 2017(02)
[8]面向数控工艺重用的三维CAD模型局部结构检索[J]. 徐昌鸿,张树生,黄波,李秀玲. 计算机集成制造系统. 2017(08)
[9]大豆播种装备谱系模块聚类划分方法[J]. 刘宏新,付露露,贾儒,郭丽峰. 农业工程学报. 2016(19)
[10]基于规则转换的机械式排种器系列与变异变型设计[J]. 刘宏新,付露露,周兴宇,贾儒. 东北农业大学学报. 2015(11)
博士论文
[1]三维CAD模型的形状特征提取与检索[D]. 林昕.中国科学技术大学 2017
[2]基于设计结构层次的机械产品设计实例表达与推理[D]. 刘辉.山东大学 2012
[3]三维模型特征提取与检索[D]. 柳伟.上海交通大学 2008
[4]产品设计信息可重用性及产品设计资源管理关键技术研究[D]. 齐峰.浙江大学 2004
硕士论文
[1]秦俑陶片三维模型分类方法研究[D]. 杨戈.西北大学 2014
[2]面向产品设计重用的零件库研究[D]. 张霞.华中科技大学 2008
本文编号：3377438
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