基于弱监督深度学习的三维模型多特征自适应形状分析方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61872321
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0209.计算机图形学与虚拟现实
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

With the wide usage of 3D models in intelligent manufacturing, 3D printing and computer aided design, how to effectively achieve the semantic shape analysis has been an important issue that must be resolved as soon as possible. However, the traditional methods still cannot comprehensively utilize multiple features of 3D models very well and the cost of training data preparation still remain high. The precision rates of the analysis results are not high enough. The project plans to propose weakly-supervised adaptive multi-feature 3D shape analysis methods by extending the deep learning theory, and solve the main difficulty of the traditional methods. The main research contents include: . Firstly, the project will establish a deep learning model for the multi-feature 3D shape analysis to obtain the nonlinear mapping relationship between the different kinds of feature vectors and memberships of 3D shapes or their parts. . Secondly, the project will construct the penalty term describing both the non-consistency and non-sparsity of the weighting coefficients, propose the mechanism for solving the problem of possible conflicts among different features in the 3D shape analysis, and overcome the shortcoming of the original deep learning theory. . Finally, the project will extend the deep learning theory further to greatly reduce the cost of training data preparation by constructing novel loss functions, which describe both the objective function and the consistency of geometric features on the surface of 3D shapes. It will realize the weakly-supervised learning on massive 3D models. . The research of the project will improve the effectiveness and efficiency of the current 3D shape analysis methods further. Therefore, it will effectively improve the efficiency of the related industries and has a strong theoretical significance and application prospects.
随着三维模型在智能制造、3D打印、计算机辅助设计等领域的广泛应用,如何有效实现其形状语义分析,已成为亟待解决的重要问题。但传统方法仍存在多种特征难以有效综合利用、训练模型标注成本过高等问题,准确率并不高。本项目扩展深度学习理论,提出基于弱监督的三维模型多特征自适应形状分析方法,解决传统方法存在的主要问题。研究内容包括:.①建立三维模型多特征形状分析的深度学习模型,获取三维模型不同特征与所属分类之间的非线性映射关系;.②构造刻画多特征下权重系数不一致性和非稀疏性的双重惩罚项,提出多种特征之间潜在冲突性的解决机制,改进原始深度学习理论不足;.③构造刻画优化目标函数与三维模型表面几何特征一致性的双重损失函数,进一步扩展深度学习理论模型,大幅降低训练模型标注成本,实现面向海量模型的弱监督学习。.本项目的研究将进一步提高三维形状分析方法的效能,提升相关产业的生产效率,具有较强的理论意义和应用前景。

结项摘要

随着三维模型在智能制造、3D打印、计算机辅助设计等领域的广泛应用,如何有效实现其形状语义分析,已成为亟待解决的重要问题。但传统方法仍存在多种特征难以有效综合利用、训练模型标注成本过高等问题,准确率并不高。本项目以前期预研成果为基础,以进一步提高三维模型形状分析方法的效能,适应智能制造、3D打印、计算机辅助设计、动漫制作和游戏设计等产业规模化和自动化过程中的新需求为目标,紧密围绕基于弱监督的三维模型多特征自适应形状分析开展研究工作,取得了一系列三维形状分析基础理论和关键技术领域的重要研究成果。.项目组共提出8种基于深度学习的三维形状分析新算法,包括:基于涂鸦的弱监督学习三维形状分割算法、基于软密度峰值聚类和半监督学习的三维形状分割算法、基于投影神经网络的三维兴趣点检测算法、基于交替优化的三维模型兴趣点提取算法、基于分层学习的三维模型兴趣点提取算法、基于权重能量自适应分布的三维形状分割算法、基于深度体卷积神经网络的三维形状分割算法、基于生成对抗网络的点云形状保结构补全算法等。项目共发表学术论文11篇,其中SCI期刊6篇,EI期刊3篇,CCF推荐C类会议1篇,核心期刊1篇。其中6篇论文以项目负责人为第一作者发表在《IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics》、《IEEE Transactions on Multimedia》、《Computer-Aided Design》、《计算机辅助设计与图形学学报》等国内外计算机辅助设计与图形学领域权威学术期刊上。同时,这些算法已经编制成程序,申请国家发明专利9项,其中7项已获得授权。.这些成果有望在计算机辅助设计和工业软件领域进行应用,对提升相关产业生产效率起到推动作用,具有较强的理论意义和应用前景。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(1)
专利数量(9)
基于生成对抗网络的点云形状保结构补全
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国科学: 信息科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    缪永伟;刘家宗;陈佳慧;舒振宇
  • 通讯作者:
    舒振宇
An Accelerated and Flexible SIFT Parallel-Computing Approach Based on the General Multi-Core Platform
基于通用多核平台的加速灵活SIFT并行计算方法
  • DOI:
    10.1142/s0218001422550102
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    International Journal of Pattern Recognition and Artificial Intelligence
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Gang Wang;Mingliang Zhou;Bin Fang;Haichao Huang;Zhenyu Shu;Xueshu Chen
  • 通讯作者:
    Xueshu Chen
3D shape segmentation using soft density peak clustering and semi-supervised learning
使用软密度峰值聚类和半监督学习进行 3D 形状分割
  • DOI:
    10.1007/s11248-018-0078-x
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Computer-Aided Design
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Zhenyu Shu;Sipeng Yang;Haoyu Wu;Shiqing Xin;Chaoyi Pang;Ladislav Kavan;Ligang Liu
  • 通讯作者:
    Ligang Liu
Scribble based 3D shape segmentation via weakly-supervised learning
通过弱监督学习基于 Scribble 的 3D 形状分割
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Zhenyu Shu;Xiaoyong Shen;Shiqing Xin;Qingjun Chang;Jieqing Feng;Ladislav Kavan;Ligang Liu
  • 通讯作者:
    Ligang Liu
基于交替优化的三维模型兴趣点提取算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    计算机辅助设计与图形学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    舒振宇;易顺;杨思鹏;刘予琪;隆威;金海容;辛士庆;吴双卿
  • 通讯作者:
    吴双卿

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其他文献

基于张量投票的快速网格分割算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    浙江大学学报(工学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    舒振宇;汪国昭
  • 通讯作者:
    汪国昭
几何质心的定义和计算
  • DOI:
    10.1016/j.nima.2018.09.031
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    计算机辅助设计与图形学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈能仑;舒振宇;陈双敏;刘邦权;赵杰煜;辛士庆
  • 通讯作者:
    辛士庆
基于局部稀疏表示的三维模型识别算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    计算机辅助设计与图形学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    舒振宇;王鹏飞;于欣;刘利刚
  • 通讯作者:
    刘利刚
基于决策图的三维模型无监督聚类算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    宁 波 大 学 学 报( 理 工 版 )
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐 欣;舒振宇;陈双敏;辛士庆;屠长河
  • 通讯作者:
    屠长河
基于最小面积差的三维模型简化算法
  • DOI:
    10.1007/s10237-011-0366-3
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    集成技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    祁成武;张宇婷;舒振宇;胡超
  • 通讯作者:
    胡超

其他文献

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舒振宇的其他基金

基于强化学习的三维模型形状分析方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    56 万元
  • 项目类别:
    面上项目
离散曲面匹配问题研究
  • 批准号:
    11226328
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    3.0 万元
  • 项目类别:
    数学天元基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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