复杂自由几何特征重用机制研究

复杂三维几何特征重用是目前计算机图形学和CAD领域研究的难点问题之一。本项目分析了制约复杂自由几何特征重用的若干瓶颈因素，提出了一套有机集成"整体－局部－细节"三个粒度层次的复杂自由几何特征的重用机制及其系统框架，使得用户通过简易的交互操作，便可得到所希望的三维模型。其基本步骤是：根据"由粗及精"的原则，首先通过三维模型检索的方式，确定所需模型的基本形状体，然后从其它模型中找到所需的局部特征，并将其嫁接在基本形状体上，最后通过特征迁移的方式改变用户选择区域的细节面貌，从而达到"移花接木"的效果，实现对已有设计资源的重用。为了有机地将所有上述功能融合到一个系统中，并让用户可以在各重用层次上能任意交互切换，采用准三次B样条小波作为统一的内部数据表达方式。本项目旨在构建统一的几何特征表示方法，研究复杂自由几何特征在分析、处理、重用和迁移过程中的关键理论和整套算法。

复杂几何模型的检索与重用是当前计算机辅助设计与图形学领域研究的热点之一。本项目于2010年1月正式启动，2012年12月结束，共计历时3年整。根据预订的研究计划和目标，实现了一套复杂几何特征的重用机制及其系统框架，使得用户通过简易的交互操作，便可得到所希望的三维模型，极大加速模型建模进程。本项目在以下几个方面取得了一定的理论成果：分析了三维模型整体检索中若干难点问题（包括体素与球面求交算法参数评估，一种改进的整体特征提取算法以及基于SVM的聚类），探讨了基于Reeb图的自由曲面的形状描述与相似性估计，以及研究了三维模型局部检索中的模型分割和子图匹配等关键问题。本研究的成果为复杂三维模型快速重用提供了有益的基础。另外，为了使研究成果更具有实用性，结合项目申请者的专业背景，本项目将机械CAD模型作为重点研究对象，研究分析了面向此类模型的特征识别、分割、检索及重用算法，具有较大的实用性。