三维模型几何风格的确定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种三维模型几何风格的确定方法及装置，其中，该方法包括：获取一组包括已知不同风格的同类物体的三维模型，从每个三维模型上获取第一预设数量的几何元素，获取的所有几何元素组成初始几何元素集，每个几何元素具有风格标签；针对每个风格，在初始几何元素集内具有该风格的风格标签的几何元素中，选择出密度大于预设阈值的几何元素组成该风格的候选几何元素集；针对每个风格，在所有风格的候选几何元素集中，选择出用于区分该风格与其他风格的且用于完整描述该风格的三维模型的几何元素，组成该风格的典型几何元素集，该典型几何元素集中包括该风格的三维模型必须具备的几何元素和该风格的三维模型不允许具备的几何元素。

Method and device for determining three-dimensional model geometric style

The embodiment of the invention provides a method and a device for determining a three-dimensional geometric model, the style of which, the method includes: obtaining a set of 3D models including known different styles of the same objects, to obtain the first preset number of geometric elements from each 3D model, all geometric elements obtained form the initial set of geometric elements, each geometry the elements with style labels; for each style, with the style of geometric elements in the initial geometric elements within the set of style tags, choose a density greater than the preset threshold of the geometric elements composition of the style of the candidate set of geometric elements; for each style, in the style of all candidate geometric elements, is used to identify the style selection with other styles and for a complete description of geometric elements of the three-dimensional model of the style, the style of the typical geometric elements set The typical geometry element includes the geometric elements that the 3D model of the style must have and the geometric elements that are not allowed in the 3D model of the style.

【技术实现步骤摘要】
三维模型几何风格的确定方法及装置
本专利技术涉及三维模型
，特别涉及一种三维模型几何风格的确定方法及装置。
技术介绍
由于风格样式是一种抽象且较为主观的一个概念，而人们常常描述风格样式(例如，欧式风格、日式风格的家具)也是用一些较为模糊的和非描述性的语言对其进行表述，目前并没有方法能将风格样式这种高层次的语义信息转换成一些低层次的客观具体描述。目前的计算机图形学领域，针对三维模型的几何风格分析相关研究不断增多，但并没有工作提出了能直接解决我们所要攻克问题的技术。接下来，我们将分别介绍以下几种现有的与风格样式分析相关的工作。第一种：图像上的风格和内容分析。目前，二维图像上的风格样式分析已存在着很多工作，其中的风格样式能被大致看作有意义的分组中的一系列特征。Doersch等人的研究工作提出从一个庞大的图像数据集中寻找能代表特殊地理位置的图像块，并把这些图像块的内容当作一个特殊地点的风格。除了搜索代表一个地理位置的静态图像块，Lee等人还提出关注于动态的视觉元素并寻找那些随时间或地理位置逐渐变化的图像块。找到的这些对风格敏感的视觉元素后，他们的方法是建立这些元素与数据库的联系，并建立随时间或空间的范围变化模型。Arietta等人还提出将风格标签概括为一些非视觉属性，如城市中的房价。与Lee等人的工作相似的是，该方法首先检测了能区分一个属性的视觉元素，但是随后训练出一个关联视觉元素到属性的预测器。此外，也出现了概括图片内容的方法，例如，Avidan和Shamir等人提出的线裁剪方法，以及Simakov等人提出的的二向相似性方法。这些方法的目的是保留独特的视觉内容来概括图片，而不是简单地缩放或裁剪一张图片。虽然Doersch等人提出的方法不是直接使用聚类方法来获得代表性的图像块，而是采样那些能区分一个地理位置的图像块，因而不会受到大量的不相关的元素所影响。在他们问题的设定中，一个独立的图像块能被单独作为一个地理位置的代表，无需进行任何特征选择和建立典型风格元素，但是，其主要是针对于二维图像领域。第二种：风格类比。早期关于风格类别分析的工作主要针对于曲线。Lang和Alexa等人在最近的研究中通过用隐马尔科夫模型捕获曲线样本的特征分布来进行合成。而Ma等人将类比方法应用到三维模型上，他们寻找一个与输入模型类似的样本模型，然后合成一个与输入模型结构相似的模型，再进行风格类比分析。但是，该风格类比的方法需要建立输入模型和初始模型之间的联系，以及源模型和目标模型之间的类比关系。第三种：协同风格分析。风格的协同分析是使用一个根据风格归类的数据集，而不是单独的三维模型或训练集，来提取风格特征。Xu等人的工作预先设定了部件之间的比例作为风格的特征，并实行了一个前向协同分析来对不同的风格的特征变化进行归类。Li等人的分析方法则是针对曲线风格的分析。迄今为止试图利用数据驱动寻找风格特征的研究中，Xu的研究技术预先将部件之间的比例设定为了风格的评价和分类准则，Li等人的技术则是局限在局部曲线的分析之中，并且对曲线风格特征的分组是基于一系列人手创造的规则。第四种：度量风格相似性。对于研究风格的另外一个途径是定义一个全局的风格相似性度量。虽然这个相似性度量将衡量考虑两个模型风格之间的多个特征，但仍没有具体精确地提取出定义风格的相关元素集。Lun等人定义了一个跨结构的相似性度量来比较两个三维模型之间的风格样式。Liu等人采用了众包的方式来评估三维家具模型之间风格的兼容性。他们的风格兼容性矩阵需要输入模型标准一致地分割，再量化它们之间的风格相似度。目前最新关于几何风格分析的研究中，Liu等人的研究工作是对全局的三维模型分析，只是得到一个风格相似性的度量，并没有得到可以解释风格的元素，且他们的风格相似性矩阵是基于在获得输入模型一致分割的基础下获得的。Lun等人的研究则是需要在三维模型之间适配比例，以生成一个几何风格相似性度量。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种三维模型几何风格的确定方法，以解决现有技术中针对三维模型不能同时区分风格样式且完整解释风格样式的技术问题。该方法包括：获取一组包括已知不同风格的同类物体的三维模型，从每个三维模型上获取第一预设数量的几何元素，获取的所有几何元素组成初始几何元素集，其中，所述几何元素是三维模型上的几何区域块，每个几何元素具有与自身所在的三维模型相同的风格标签；针对每个风格，在所述初始几何元素集内具有该风格的风格标签的几何元素中，选择出密度大于预设阈值的几何元素组成该风格的候选几何元素集；针对每个风格，在所有风格的候选几何元素集中，选择出用于区分该风格与其他风格的且用于完整描述该风格的三维模型的几何元素，组成该风格的典型几何元素集，其中，该典型几何元素集中包括该风格的三维模型必须具备的几何元素和该风格的三维模型不允许具备的几何元素。在一个实施例中，从每个三维模型上获取第一预设数量的几何元素，包括：将每个三维模型用点来表示，采用泊松圆盘采样法在每个三维模型上采集第二预设数量的点，并将所述第二预设数量的点中邻近的点用边连接在一起构成一个邻近网，其中，每一个点的测地邻近点由6个点组成；在所述第二预设数量的点中均匀采样所述第一预设数量的点，在所述邻近网上，分别将所述第一预设数量的点作为曲面块的中心，向外扩散生成所述第一预设数量的曲面片，得到所述第一预设数量的几何元素。在一个实施例中，针对每个风格，在所述初始几何元素集内具有该风格的风格标签的几何元素中，选择出密度大于预设阈值的几何元素组成该风格的候选几何元素集，包括：针对每个风格，在所述初始几何元素集内，对具有该风格的风格标签的几何元素在元素相似性空间采用密度分析方法，计算每个几何元素的密度，将密度处于峰值且密度大于预设阈值的几何元素选择出来组成该风格的候选几何元素集。在一个实施例中，在所有风格的候选几何元素集中，针对每个风格，选择出用于区分该风格与其他风格的且用于完整描述该风格的三维模型的几何元素，组成该风格的典型几何元素集之前，还包括：针对所有风格的候选几何元素集中的每个几何元素，通过以下步骤得到该几何元素的距离度量，该距离度量用于表示该几何元素与其他几何元素之间的相似性：统计该几何元素邻近的几何元素的风格标签，将统计数量最大的风格标签作为主导风格标签，将统计数量达到最大统计数量的二分之一的风格标签也作为主导风格标签，将初始几何元素集中风格标签与所述主导风格标签相同且与该几何元素的侧地距离小于预设值的几何元素作为该几何元素的正例，将初始几何元素集中风格标签与所述主导风格标签不相同的几何元素作为该几何元素的反例，利用正例和反例训练线性SVM(SupportVectorMachine，支持向量机)检测器，得到一个该几何元素与其他几何元素之间各特征向量对应的权重向量，该权重向量用于度量该几何元素与其他几何元素之间距离；根据得到的所述权重向量将初始几何元素集中风格标签与所述主导风格标签相同且与该几何元素的距离小于预设值的几何元素作为该几何元素的正例，将初始几何元素集中风格标签与所述主导风格标签不相同的几何元素作为该几何元素的反例，利用正例和反例训练线性SVM检测器，再次得到一个该几何元素与其他几何元素之间各特征向量对应的新的权重向量，循环上述步骤，直至得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维模型几何风格的确定方法，其特征在于，包括：获取一组包括已知不同风格的同类物体的三维模型，从每个三维模型上获取第一预设数量的几何元素，获取的所有几何元素组成初始几何元素集，其中，所述几何元素是三维模型上的几何区域块，每个几何元素具有与自身所在的三维模型相同的风格标签；针对每个风格，在所述初始几何元素集内具有该风格的风格标签的几何元素中，选择出密度大于预设阈值的几何元素组成该风格的候选几何元素集；针对每个风格，在所有风格的候选几何元素集中，选择出用于区分该风格与其他风格的且用于完整描述该风格的三维模型的几何元素，组成该风格的典型几何元素集，其中，该典型几何元素集中包括该风格的三维模型必须具备的几何元素和该风格的三维模型不允许具备的几何元素。

【技术特征摘要】
1.一种三维模型几何风格的确定方法，其特征在于，包括：获取一组包括已知不同风格的同类物体的三维模型，从每个三维模型上获取第一预设数量的几何元素，获取的所有几何元素组成初始几何元素集，其中，所述几何元素是三维模型上的几何区域块，每个几何元素具有与自身所在的三维模型相同的风格标签；针对每个风格，在所述初始几何元素集内具有该风格的风格标签的几何元素中，选择出密度大于预设阈值的几何元素组成该风格的候选几何元素集；针对每个风格，在所有风格的候选几何元素集中，选择出用于区分该风格与其他风格的且用于完整描述该风格的三维模型的几何元素，组成该风格的典型几何元素集，其中，该典型几何元素集中包括该风格的三维模型必须具备的几何元素和该风格的三维模型不允许具备的几何元素。2.如权利要求1所述的三维模型几何风格的确定方法，其特征在于，从每个三维模型上获取第一预设数量的几何元素，包括：将每个三维模型用点来表示，采用泊松圆盘采样法在每个三维模型上采集第二预设数量的点，并将所述第二预设数量的点中邻近的点用边连接在一起构成一个邻近网，其中，每一个点的测地邻近点由6个点组成；在所述第二预设数量的点中均匀采样所述第一预设数量的点，在所述邻近网上，分别将所述第一预设数量的点作为曲面块的中心，向外扩散生成所述第一预设数量的曲面片，得到所述第一预设数量的几何元素。3.如权利要求1所述的三维模型几何风格的确定方法，其特征在于，针对每个风格，在所述初始几何元素集内具有该风格的风格标签的几何元素中，选择出密度大于预设阈值的几何元素组成该风格的候选几何元素集，包括：针对每个风格，在所述初始几何元素集内，对具有该风格的风格标签的几何元素在元素相似性空间采用密度分析方法，计算每个几何元素的密度，将密度处于峰值且密度大于预设阈值的几何元素选择出来组成该风格的候选几何元素集。4.如权利要求1所述的三维模型几何风格的确定方法，其特征在于，在所有风格的候选几何元素集中，针对每个风格，选择出用于区分该风格与其他风格的且用于完整描述该风格的三维模型的几何元素，组成该风格的典型几何元素集之前，还包括：针对所有风格的候选几何元素集中的每个几何元素，通过以下步骤得到该几何元素的距离度量，该距离度量用于表示该几何元素与其他几何元素之间的相似性：统计该几何元素邻近的几何元素的风格标签，将统计数量最大的风格标签作为主导风格标签，将统计数量达到最大统计数量的二分之一的风格标签也作为主导风格标签，将初始几何元素集中风格标签与所述主导风格标签相同且与该几何元素的侧地距离小于预设值的几何元素作为该几何元素的正例，将初始几何元素集中风格标签与所述主导风格标签不相同的几何元素作为该几何元素的反例，利用正例和反例训练线性支持向量机SVM检测器，得到一个该几何元素与其他几何元素之间各特征向量对应的权重向量，该权重向量用于度量该几何元素与其他几何元素之间距离；根据得到的所述权重向量将初始几何元素集中风格标签与所述主导风格标签相同且与该几何元素的距离小于预设值的几何元素作为该几何元素的正例，将初始几何元素集中风格标签与所述主导风格标签不相同的几何元素作为该几何元素的反例，利用正例和反例训练线性SVM检测器，再次得到一个该几何元素与其他几何元素之间各特征向量对应的新的权重向量，循环上述步骤，直至得到的最终权重向量不再变化，则将最终权重向量作为该几何元素的距离度量。5.如权利要求1至4中任一项所述的三维模型几何风格的确定方法，其特征在于，在所有风格的候选几何元素集中，针对每个风格，选择出用于区分该风格与其他风格的且用于完整描述该风格的三维模型的几何元素，组成该风格的典型几何元素集，包括：生成每个三维模型的词向量，该词向量是一个多维向量，词向量的维数由所有风格的候选几何元素集中的几何元素构成，每一维统计了该维对应的几何元素在该三维模型上出现的次数；针对每个风格，根据每个三维模型的词向量中各维对应的次数和最小冗余最大相关标准，在所有风格的候选几何元素集中选择出第三预设数量的几何元素组成中间几何元素集；针对每个风格，循环以下步骤得到该风格的第一区分几何元素集，该第一区分几何元素集中的几何元素用于区分该风格与其他风格：采用分类器分别计算所述中间几何元素集中的每个几何元素作为训练集的准确率，将准确率最大的几何元素从中间几何元素集移入第一区分几何元素集，继续采用分类器计算第一区分几何元素集中的几何元素分别与当前中间几何元素集中每个几何元素的并集作为训练集的准确率，将当前中间几何元素集中准确率最大的几何元素移入所述第一区分几何元素集，循环上述步骤，直至第一区分几何元素集对应的准确率不变，停止迭代，得到该风格的第一区分几何元素集；针对每个风格，循环以下步骤得到该风格的典型几何元素集：采用分类器对中间几何元素集中除去第一区分几何元素集后剩下的每个几何元素作为训练集分别计算准确率，将准确率最大的几何元素从中间几何元素集移入第二区分几何元素集，继续采用分类器计算第二区分几何元素集中的几何元素分别与当前中间几何元素集中每个几何元素的并集作为训练集的准确率，将当前中间几何元素集中准确率最大的几何元素移入所述第二区分几何元素集，循环上述步骤，直至第二区分几何元素集对应的准确率不变，停止迭代，得到该风格的第二区分几何元素集；循环上述得到第二区分几何元素集的步骤，直至准确率小于0.9，停止迭代，得到该风格的多个区分几何元素集，将多个区分几何元素集合并，得到该风格的典型几何元素集。6.如权利要求5所述的三维模型几何风格的确定方法，其特征在于，生成每个三维模型的词向量，包括：在该三维模型上取第四预设数量的曲面片，并将该三维模型的词向量初始化为零向量；针对每个几何元素，根据该几何元素的距离度量分别计算该几何元素与每个曲面片的相似性，在相似性小于负1时，该几何元素与曲面片不相似，词向量中该几何元素对应的次数保持不变，在相似性大于负1时，该几何元素与曲面片相似，将词向量中该几何元素对应的次数加1；将词向量的每一维除以所述第四预设数量对该词向量进行归一化。7.如权利要求1至4中任一项所述的三维模型几何风格的确定方法，其特征在于，每个几何元素具有该几何元素在自身所在的三维模型上的结构位置信息。8.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡瑞珍，黄惠，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44