基于SIFT的三维模型特征提取

【摘要】随着计算机软件技术的发展，三维模型在科研、生活及工作等方面的应用更加广泛。而要创造出逼真度高的复杂三维模型，则需要耗费很大的人力、物力。如果人们可以在已有相似模型的基础上进行修改，就能够大大地提高三维模型制作的效率。因此，越来越多的学者投入了三维模型检索技术的研究当中。特征提取是三维模型检索技术的重点。因为特征是对原有三维模型的描述，它既能够描述三维模型内部的几何结构，也能够描述三维模型外部的形状拓扑。所谓的三维模型检索技术，就是以模型的特征建立一个索引，然后通过索引来检索出用户需要的模型。因此所提取的特征的好坏直接关系到三维模型检索的效率及准确度，而如何快速且有效的提取三维模型的特征，也是三维模型检索技术中的一个重点及难点。Lowe提出的SIFT(ScaleInvariantFeatureTransform)特征具有尺度和旋转的不变性、具有一定的抗噪声能力和受光照变化影响小等优点，因此已被广泛地应用于图像拼接、图像检索等领域。然而在三维模型检索领域中，对SIFT算法的应用并不多见。实际上，SIFT算法对图像仿射变换、噪声及光照干扰有一定的抵抗性，因此把这种算法应用到三维模型的特征提取当中具有一定的理论和实际意义。本文主要研究基于SIFT的三维模型特征提取算法。首先,提出了结合视图与网格的特征提取算法，主要的步骤为模型预处理、视图投影和SIFT特征提取。该算法不仅对模型的表面纹理贴图进行了SIFT特征的提取，而且加入了网格的特征，形成一个组合特征，该组合特征可以对原模型进行充分的描述。实验表明，该算法能有效解决视觉相似但纹理不同的三维模型的特征匹配问题。然后，本文提出了结合球面参数化的特征提取算法。该算法是借助Praun的无分割的球面参数化的方法将三维模型生成为球面图像，然后求出球面与正八面体的映射关系，并展开为平面图像，进行SIFT特征的提取。该方法可以将模型表面完全的拓扑的到球面上去。相比于直接做视图投影，该方法可以提供更丰富的表面信息。最后，本文对结合球面参数化的特征提取算法进行了修改。将其中的球面图像直接做视图投影，然后进行SIFT特征提取。本文对提出的算法进行了理论分析和实验验证，并讨论了利用SIFT算法对三维模型进行特征提取的可行性与优势。
【作者】李双龙；
【导师】伍铁如；
【作者基本信息】吉林大学，计算数学，2014，硕士
【关键词】三维模型；SIFT特征；特征提取；特征匹配；球面参数化；

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