基于圖像的三維模型對(duì)稱性檢測(cè)方法的研究.pdf

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

2、學(xué)定義來(lái)檢測(cè)對(duì)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(guò)處理的圖形失去了原有的對(duì)稱特征,造成檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。對(duì)稱性檢測(cè)不僅對(duì)定位和識(shí)別平面物體有重要作用,而且在3D物體的重建中也越來(lái)越重要。隨著工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備的不斷智能化,對(duì)稱性對(duì)紋理檢測(cè)和指引機(jī)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(duì)稱性對(duì)模式識(shí)別和圖像處理來(lái)說(shuō)意義重大。三維模型對(duì)稱性檢測(cè)的關(guān)鍵問(wèn)題在于如何快速準(zhǔn)確的找出對(duì)稱軸。

3、　　本文查閱了大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn),對(duì)對(duì)稱性檢測(cè)問(wèn)題做了深入研究。首先選取合適的角度對(duì)三維模型進(jìn)行投影,以保證投影的對(duì)稱性,然后對(duì)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(diǎn)研究了基于圖像的三維模型對(duì)稱性檢測(cè)方法,并通過(guò)相關(guān)的定義和理論證明方法的可行性,以實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證方法的有效性。
　　本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:(1)利用隱含多項(xiàng)式法和主元分析法各自的特點(diǎn),將兩種方法相結(jié)合對(duì)三維模型投影進(jìn)行檢測(cè)。該方法減少了計(jì)算量,提高了

4、檢測(cè)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(duì)稱檢測(cè)算法。該算法對(duì)鏡像對(duì)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(guò)介紹對(duì)稱性檢測(cè)的研究背景,指出了對(duì)稱性的重要性,以及在智能化程度越來(lái)越高的今天,對(duì)稱性檢測(cè)在各個(gè)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(duì)稱性檢測(cè)算法,并通過(guò)對(duì)比分析了各個(gè)算法的優(yōu)點(diǎn)和不足。(2)隱含多項(xiàng)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(jì)算量較小?；?/p>

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