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面向虚拟展示的室内三维场景快速构建与优化技术研究

作　者: 郑贵荣
导　师: 陆国栋
学　校: 浙江大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 三维场景符号图核上下文感知三维模型检索感性意象
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着网络技术的发展,越来越多的三维场景出现在了互联网上。而且,现有的在线虚拟体验技术使人们越来越倾向于观看数字化的三维场景。近年来迅速崛起的电子商务、互动社区、3D网页游戏等由于为了给用户更好的在线体验,也必将对三维虚拟场景有更大的需求。于是,如何能够快速的构建三维场景就成为非常有必要而且非常有前景的研究。本文在分析现有的室内三维场景构建系统以及相关技术研究现状基础上,提出了一种室内三维场景的快速构建方法,并利用感性意象对场景进行优化。通过平面图基本符号元素和方便快捷的交互语义实现平面图的设计,利用平面图中对各符号定义的数据模型实现由平面图向基础三维场景的快速转换；通过基于图核算法的模型搜索方法丰富基础三维场景的内容；并最终通过对生成的室内三维场景的感性意象分析实现其在特定意象主题下的优化。提出了基于符号的基础室内三维场景快速构建方法。将工程图常用的基本元素归纳简化为本文所需要的基本符号元素,并给出相应的描述、定义以及其数据模型。为实现交互过程中的方便、快捷,针对基本符号元素给出了交互语义,同时为了保证平面图中各元素之间相互关系正确,给出了基于优先级的几何约束类型。给出了根据生成的平面图快速构建室内三维场景的方法。提出了基于图核算法的三维模型搜索及复杂室内三维场景快速构建方法。引入图数据结构对三维场景进行分析,用图的节点表示场景中的三维模型,边表示场景中模型之间的关系,并根据人们对空间关系描述的空间原语集给出了4种模型之间的空间关系。应用图核函数对图的相似性进行判断,图核由节点核和边核组合而成,通过相关性反馈确定图核中图路径长度参数值和软间隔值。建立了三维模型及场景数据库。给出了根据图核对相似性分析的三维模型检索和相似三维场景检索的方法,并基于模型检索快速构建复杂的室内三维场景。提出了基于感性意象的室内三维场景优化技术。通过调查问卷、3σ准则、因子分析、聚类分析方法获取并选取人们对室内三维场景的感性意象词汇,同样采用调查问卷的方式以最终获取的感性意象词汇对三维模型和场景进行意象评价,应用数量化一类理论建立模型与意象词汇的关联,得到各模型对各意象词汇的贡献值,在给定场景的意象主题后,根据贡献值排序,选择最优的进行替换实现场景的优化。最后将本文算法应用于室内三维场景设计系统,给出了运用该系统进行室内三维场景设计的实例。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-8
ABSTRACT  8-13
第1章绪论  13-27
  1.1 研究背景及意义  13-14
  1.2 相关领域研究现状  14-25
    1.2.1 室内三维场景构建技术  14-15
    1.2.2 基于平面图的三维场景建模  15-17
    1.2.3 三维模型检索算法及系统  17-23
    1.2.4 感性意象的研究与应用  23-25
  1.3 本文的研究内容  25-26
  1.4 本章小结  26-27
第2章基于符号的室内基础三维场景快速构建  27-45
  2.1 场景平面图基本符号元素定义  27-32
  2.2 基于符号的平面图交互编辑语义  32-41
    2.2.1 基于符号的平面图交互约束的定义与描述  32-34
    2.2.2 基于优先级的几何约束关系  34-35
    2.2.3 交互语义分析  35-38
    2.2.4 基于符号语义的墙体编辑  38-41
  2.3 符号语义驱动的室内三维场景快速构建  41-44
  2.4 本章小结  44-45
第3章基于图核算法的三维模型搜索及复杂室内三维场景快速构建  45-74
  3.1 引言  45-46
  3.2 基于图的三维场景结构分析  46-51
    3.2.1 图的定义与表示  47-48
    3.2.2 三维场景图的建立  48-51
  3.3 基于图核的图数据分析及相似性搜索  51-64
    3.3.1 3D Zernike矩  52-55
    3.3.2 图核的建立  55-59
    3.3.3 图核的优化  59-61
    3.3.4 基于相关性反馈的图核参数选择  61-64
    3.3.5 三维模型及场景相似性搜索  64
  3.4 三维模型及场景数据库的建立  64-69
    3.4.1 三维场景模型分离  64-66
    3.4.2 三维模型标签提取  66-69
  3.5 基于模型搜索的复杂室内三维场景快速构建  69-73
    3.5.1 基于上下文感知三维模型搜索的场景快速构建  69-72
    3.5.2 基于相似三维场景搜索的场景快速构建  72-73
  3.6 本章小结  73-74
第4章基于感性意象的室内三维场景优化  74-90
  4.1 感性意象的调查与分析方法  74-76
  4.2 室内三维场景感性意象词汇的选取与分析  76-81
    4.2.1 调查阶段  76-77
    4.2.2 统计分析阶段  77-79
    4.2.3 实例分析  79-81
  4.3 三维模型与感性意象词汇的关联  81-87
    4.3.1 数量化一类理论数学模型的建立  82-84
    4.3.2 三维模型与感性意象词汇关联实例分析  84-87
  4.4 特定感性意象词汇下的室内三维场景优化  87-89
  4.5 本章小结  89-90
第5章室内三维场景设计系统及相关设计实例  90-97
  5.1 系统功能简介  90-93
  5.2 室内三维场景设计流程  93-94
  5.3 室内三维场景设计实例  94-96
  5.4 本章小结  96-97
第6章总结与展望  97-99
  6.1 总结  97-98
  6.2 展望  98-99
参考文献  99-107
附录A:常用三维模型检索系统网址  107-108
附录B:感性意象词汇选取分析调查表  108-109
附录C:三维模型与意象词汇关联调查表  109-110
附录D:研究生期间参与的项目  110

面向虚拟展示的室内三维场景快速构建与优化技术研究

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