基于本体的多领域场景建模的研究与应用

发布时间：2017-08-04 11:21

  本文关键词：基于本体的多领域场景建模的研究与应用

  更多相关文章： 场景建模管理 本体 领域知识 协同

【摘要】：在很多专业领域中,三维模型是知识的载体并且能够产生巨大的经济价值。现在三维模型的建模工具已经相对成熟,不少领域都有各自的行业标准,近些年研究的热点开始转向如何复用和检索已有海量模型。如今用户对模型检索的要求变得越来越高,检索不再局限于关键字检索还要求系统能够应对复杂概念的检索,但是三维模型在高层次概念的语义缺失,使得现有的模型复用和检索的解决方案无法满足工业的需求。随着越来越多的领域涉及到三维场景建模过程中,传统的单台计算机设计模式受到严峻的挑战。如何在利用互联网技术使得多领域不同地域的人共同参与到同一个场景建模项目中也是迫切需要解决的问题。针对以上问题,本文提出基于本体的三维场景建模管理框架,支持多领域多人的三维场景建模,将多领域的领域知识充分地利用到场景建模过程中来,确保场景建模结果符合领域专家的初始设定,保证三维模型/场景的语义一致性,提高场景建模的效率以及三维模型的复用性。本文的具体工作内容如下:第一,提出三维模型场景建模管理框架。此框架通过利用本体的特性保证了三维模型语义的一致性,可以满足多领域专家参与到同一个场景建模工程中的需求,并且提供检测机制提供反馈,框架可以支持整个设计流程。第二,提出三层本体模型和语义约束模型。三层本体包括针对三维模型外观特征的通用本体,代表专业领域三维模型的领域本体,面向场景建模过程中语义约束的场景本体。在三层本体中,领域本体实例与通用本体实例的绑定代表一个概念模型,而场景本体实例代表一个语义约束模型。本文不但给出三层本体的形式化定义,还给出构建方法,概念模型的语义信息绑定方法,场景语义约束的表示方法,以及三层本体之间的关系。第三,设计针对三层本体的本体存储结构以及在网络环境中基于本体的约束检测机制。在模型语义方面,阐述三维模型与领域本体实例的映射方式。在语义约束方面,给出了模型语义信息和场景约束信息的获取过程,设计了场景约束检测流程。通过场景的语义约束检测功能,建模人员可以知道自己的模型场景是否符合规定以及违规的地方。此外,我们加入语义缓存模块来提高网络环境下大量模型的语义信息查询的响应时间,改善系统性能。最后,本文展示基于三层本体的场景建模系统原型,选取室内装潢为例,构建本体信息,验证模型的语义获取和语义标注功能,以及模型场景的约束检测功能。结果显示,本系统可以保证模型语义的一致性,支持场景约束验证,具有一定的实用价值。
【关键词】：场景建模管理 本体 领域知识 协同
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 三维模型复用的研究现状12-14
• 1.2.2 知识管理14-15
• 1.3 主要研究内容15-16
• 1.4 论文结构安排16-17
• 2 总体需求及设计17-26
• 2.1 应用场景需求17-19
• 2.2 总体框架19-21
• 2.3 建模流程21-25
• 2.3.1 用户客户端22
• 2.3.2 子服务器22-23
• 2.3.3 主服务器23-24
• 2.3.4 模型特征服务器24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3 三层本体模型26-44
• 3.1 三层本体模型26-28
• 3.2 通用本体28-32
• 3.2.1 通用本体的定义29-31
• 3.2.2 通用本体的构建31-32
• 3.3 领域本体32-37
• 3.3.1 领域本体的定义32-33
• 3.3.2 领域本体的构建33-34
• 3.3.3 三维模型语义信息的绑定方法34-35
• 3.3.4 领域本体的替换方法35-37
• 3.4 场景本体37-41
• 3.4.1 场景本体的定义37
• 3.4.2 场景中实体之间的关系37-41
• 3.5 语义约束模型41-42
• 3.6 本章小结42-44
• 4 系统功能设计44-58
• 4.1 系统详细设计44-45
• 4.2 语义信息组装器45-47
• 4.3 约束检测模块设计47-51
• 4.3.1 场景约束解析器设计47-49
• 4.3.2 约束验证器设计49-51
• 4.4 类模块设计51-56
• 4.4.1 本体类设计51-52
• 4.4.2 本体解析类设计52-54
• 4.4.3 基于本体的三维场景约束检测模块设计54-56
• 4.5 本章小结56-58
• 5 系统实现与验证58-68
• 5.1 系统环境58-59
• 5.2 系统展示59-65
• 5.2.1 示例应用场景描述59-60
• 5.2.2 面向室内装潢领域的本体构建60-61
• 5.2.3 三维模型语义标注61-62
• 5.2.4 应用场景语义约束检测62-65
• 5.3 应用效果对比分析65-67
• 5.4 本章小结67-68
• 6 全文总结与展望68-70
• 6.1 总结68
• 6.2 未来展望68-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 攻读学位期间发表的学术论文目录74-75
• 上海交通大学硕士学位论文答辩决议书75

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本文编号：619280