回転同値類による形状特徴量を利用した3次元物体モデルの検索

使用旋转等价类使用形状特征搜索 3D 对象模型

基本信息

批准号：
15700115
负责人：
鈴木一史
金额：
$ 2.24万
依托单位：
National Institute of Multimedia Education
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

バーチャルリアリティやコンピューターグラフィックス技術の進歩により、物体をデジタルデータ化し3次元物体モデルとして取り扱うことが容易になってきた。3次元物体モデルの数は爆発的な増加の傾向にあり、類似検索を行うことができるマルチメディアデータベース技術の必要性が高まっている。本研究では、90度の回転同値類の計算法を提案し、回転同値類を形状特徴量に応用することで簡潔な類似検索を実現する。回転同値類には回転に依存している特徴量を回転不変な特徴量へ圧縮変換する効果があり、これによって、高速な3次元物体モデルの類似検索を実現した。グラフィックスハードウェアの発達により、3次元物体モデルが様々なソフトウェアやインターネットコンテンツとしてデスクトップコンピューター、PDA (Personal Digital Assistants)、携帯電話などで利用されるようになってきた。これまでは、3次元物体モデルを作成するために多くの作業と時間が必要であったが、CADなどのソフトウェアツールやレーザー等を利用した3次元形状計測装置などの利用により、3次元物体モデルの作成に必要な作業や時間が減少した。その結果、大量の3次元物体モデルが作成され、これらをデータベース化し効率よく利用する必要がでてきた。3次元物体モデルの類似検索には、様々な応用例がある。例えば、Web3Dを利用した電子商取引サイトで類似商品の検索、3次元化された電子美術館・博物館の展示物の形状分類、3次元CG・CADデータの再利用支援など様々な分野での応用が期待できる。3次元物体モデルをデータベースから検索するには、3次元物体モデルに付加されたキーワードによる索引を利用する方法がある。しかし、このような方法では、データ数が多い場合、キーワードを付加する労力も無視できない。また、キーワードを付加した人物の主観によって3次元物体モデルに対する評価や判断が異なるので検索結果にも影響がある。このような問題を解決するために、3次元物体モデルの形状を判別する値を客観的にアルゴリズムを用いて形状特徴量として自動的に抽出し、検索の索引に利用する手法がある。近年、3次元物体モデルの類似検索のための様々な形状特徴量が提案されている。形状特徴量は、回転に対して影響を受ける形状特徴量と、回転に対して影響を受けない特徴量(回転不変な特徴量)に分類することができる。本研究では、90度の回転同値類の計算法と回転同値類を応用した3次元物体モデルの類似検索を実現した。回転同値類には、回転依存する形状特徴量を回転不変な形状特徴量へ圧縮・変換する効果があり、一般に大きくなりがちな3次元物体モデルの形状特徴量の数を大幅に削減した。そして高速で適合率・再現率の高い3次元物体モデルの類似検索が可能になった。

虚拟现实和计算机图形技术的进步使得将对象转换为数字数据并将其作为 3D 对象模型进行处理变得更加容易。 3D对象模型的数量呈爆炸式增长，对能够执行相似性搜索的多媒体数据库技术的需求也在不断增加。在本研究中，我们提出了一种90度旋转等价类的计算方法，并通过将旋转等价类应用于形状特征来实现简单的相似性搜索。旋转等价类具有将旋转相关特征压缩转换为旋转不变特征的作用，从而实现3D物体模型的高速相似性搜索。随着图形硬件的发展，3D对象模型已开始应用于台式计算机、PDA（个人数字助理）、移动电话等上的各种软件和互联网内容中。到目前为止，创建 3D 对象模型需要大量工作和时间，但通过使用 CAD 和使用激光的 3D 形状测量设备等软件工具，可以创建 3D 对象模型。并且创建一个所需的时间也已减少。结果，创建了大量的 3D 对象模型，并且有必要创建这些模型的数据库并有效地使用它们。 3D 对象模型的相似性搜索有多种应用。例如，它有望应用于多种领域，例如使用Web3D在电子商务网站上搜索类似产品、对3D电子博物馆展品的形状进行分类以及支持3D CG和CAD数据的重用。。从数据库搜索 3D 对象模型的一种方法是使用基于添加到 3D 对象模型的关键字的索引。然而，使用这种方法，当数据量很大时，添加关键字所需的工作量就不容忽视。此外，由于3D对象模型的评估和判断根据添加关键词的人的主观性而不同，因此搜索结果也会受到影响。为了解决此类问题，有一种方法是使用客观算法自动提取确定三维物体模型形状的值作为形状特征，并将这些值作为搜索索引。近年来，人们提出了各种形状特征用于 3D 对象模型的相似性搜索。形状特征可以分为受旋转影响的形状特征和不受旋转影响的形状特征（旋转不变特征）。在本研究中，我们通过应用90度旋转等价类和旋转等价类的计算方法实现了3D物体模型的相似性搜索。旋转等价类具有将旋转相关的形状特征压缩并转换为旋转不变的形状特征的作用，并且显着减少了3D对象模型中通常较大的形状特征的数量。现在已经可以以高速、高精度和召回率对 3D 对象模型执行类似的搜索。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

鈴木一史, 加藤俊一, 大津展之: "同値類に基づく回転不変特徴量を用いた3次元物体モデルの類似検索"電子情報通信学会論文誌. J86-D-II, No.8. 1234-1243 (2003)

Kazushi Suzuki、Shunichi Kato、Nobuyuki Otsu：“使用基于等价类的旋转不变特征对 3D 对象模型进行相似性搜索”，电子、信息和通信工程师学会汇刊 J86-D-II，第 8 期。1234-1243。 (2003)

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Motofumi Suzuki: "A Dynamic Programming Approach to Search Similar Portions of 3D Models"The World Scientific Engineering Academy and Society Transaction on SYSTEMS. I-1, Vol3. 125-132 (2003)

Motofumi Suzuki：“搜索 3D 模型相似部分的动态规划方法”世界科学工程学院和社会系统交易。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

A Memory-Based Reasoning Approach for Classifying Solid Textures

一种基于记忆的固体纹理分类推理方法

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
The World Scientific Engineering Academy and Society Transaction on Systems Issue 8, Volume 3
影响因子：
0
作者：
Nakanishi Hiroko;Yusuke Miyao;Jun'ichi Tsujii;Motofumi T. Suzuki
通讯作者：
Motofumi T. Suzuki

3D Solid Texture Shape Descriptors based on Multi-Resolution Pyramids

基于多分辨率金字塔的3D实体纹理形状描述符