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1、您的論文得到兩院院士關注軟件時空文章編號:1008-0570(2011)08-0171-04三維曲面的特征描述和特征匹配3DSurfaceFeatureDescriptionandFeatureMatching(南京大學)郭凱郭延文陳曄GUOKaiGUOYan-wenCHENYe摘要:本文提出了一種新的三維曲面特征描述算法,將二維圖像上的特征描述思想推廣到三維網格。算法將三維網格表示成從頂點到高斯曲率的映射函數(shù),從而獲得可類比于二維圖像的相似性。借助于法線和梯度建立局部球坐標系,通過二維統(tǒng)計直方圖對特征點鄰域
2、的幾何信息進行描述,使得特征描述具有平移、旋轉和縮放不變性,最終生成128維的特征向量(特征描述符)?；谔卣飨蛄?我們實現(xiàn)了多分辨率和異拓撲網格下的特征匹配,展示并分析了實驗結果。本文的研究動機來源于三維掃描建模以及多視點三維重建技術中對特征描述和特征匹配的需求,主要的應用方向包括:掃描配準、模型注冊、動畫跟蹤、對稱檢測和模型檢索。關鍵詞:三維曲面;三維網格;特征描述;特征匹配;高斯曲率中圖分類號:TP391文獻標識碼:AAbstract:Inthispaper,weproposeanewalgorithm
3、of3Dsurfacedescriptionandextendtheideaoffeaturedescriptionon2Dim-技agesto3Dmeshes.Thealgorithmrepresents3DmeshesasamappingfunctionfromverticestoGaussiancurvatures,sothesimilarityto2Dimagesisobtained.Equippedwithnormalandgradient,webuildlocalsphericalcoordina
4、teanddescribethegeometricalinfor-術mationaroundfeaturepointby2Dhistogram.Thedescriptorisinvarianttothechangesintranslation,rotationandscale.Basedonthefinallyproducedfeaturevectors(featuredescriptors)with128dimensions,wecarryoutthefeaturematchingonmesheswithm
5、ul-創(chuàng)ti-resolutionsanddifferenttopologies.Wepresentandanalyzetheexperimentalresults.Thepaperismotivatedbytheneedforfea-turedescriptionandfeaturematching,duetotherecentadvancementsof3Dscanmodelingandmultiplecamera3Dreconstruction.Themainapplicationincludessca
6、nalignment,modelregistration,animationtracking,symmetrydetectionandmodelretrieval.新Keywords:3Dsurface;3Dmesh;featuredescription;featurematching;Gaussiancurvature后,根據(jù)支撐區(qū)域內頂點的法線計算其在局部球坐標系下的仰1引言角∈[0,π]和方位角∈[0,2π),以確定二維統(tǒng)計直方圖的位置索隨著三維掃描建模和多視點三維重建技術的不斷發(fā)展,三引,根據(jù)頂點到特
7、征點的距離和頂點的高斯曲率計算對應量值,維模型的特征描述和特征匹配已經成為計算機視覺領域研究本文采用了8×16的二維統(tǒng)計直方圖,可以獲得與SIFT相同長的基本問題和熱點問題并且有著廣泛的應用,例如掃描配準、模度的特征描述。最后,聯(lián)結二維統(tǒng)計直方圖得到128維特征向型注冊、動畫跟蹤、對稱檢測和模型檢索等。傳統(tǒng)的特征描述方量并對特征向量進行L-2規(guī)范化,規(guī)范化后的特征向量即為特法通常是基于模型的幾何或者顏色信息建立局部的特征描述征描述符。在特征匹配階段,本文采用了基于歐氏距離的次佳符,從而使得特征描述具有平移、旋
8、轉和縮放的不變性。本文采反饋和交叉驗證的實現(xiàn)方法,這種方法有助于提高特征匹配的用了基于局部幾何信息的方法而不依賴于其它額外的顏色信準確性。息,因此該方法具有更強的通用性和一般性。同時,本文還在一本文第2節(jié)回顧了特征描述的相關研究工作,第3、4、5節(jié)定程度上借鑒了基于統(tǒng)計直方圖的SIFT特征描述思想,并將其分別介紹了預處理階段、特征描述階段和特征匹配階段的詳細從二維圖像上推廣到三維網格。由于三維網格頂
