專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于語(yǔ)義的三維模型檢索系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及信息檢索技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種基于語(yǔ)義的三維模型檢索系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)信息的高速增長(zhǎng)以及多媒體技術(shù)在日常生活中的普及，信息檢索已不僅局限于文本檢索，而是能夠根據(jù)多媒體文件進(jìn)行多媒體檢索，即已逐步向圖像檢索、音頻檢索、視頻檢索等方向擴(kuò)展。同時(shí)，為了便于提高人們對(duì)檢索系統(tǒng)的使用，文本檢索也應(yīng)逐步融合語(yǔ)義含義，從而縮小高層語(yǔ)義與低層數(shù)據(jù)的語(yǔ)義鴻溝。三維模型已逐步應(yīng)用到エ業(yè)、設(shè)計(jì)業(yè)、微生物業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。三維模型能夠生動(dòng)形象的表示物體的結(jié)構(gòu)與組成，但由于數(shù)據(jù)量大，因此其不能夠像文本信息一樣進(jìn)行快速的檢索。這就導(dǎo)致了大量的三維模型重復(fù)生成、存儲(chǔ)，不便于三維模型的重用?，F(xiàn)階段，三維模型的檢索主要采用基于內(nèi)容的檢索方法。其實(shí)質(zhì)是根據(jù)三維模型的視覺(jué)特征來(lái)建立特征索引，所建立的特征索引符合人類(lèi)視覺(jué)要求，即檢索結(jié)果在視覺(jué)上是相似的?；趦?nèi)容的三維模型檢索主要采用如下步驟首先，通過(guò)對(duì)待檢索的三維模型的視覺(jué)特征進(jìn)行預(yù)處理，提取抽稀三維模型的數(shù)據(jù)；隨后對(duì)已抽稀的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維模型特征提取，提取出該三維模型的特征向量；最后計(jì)算待檢索三維模型與特征向量數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征向量的相似程度，根據(jù)相似程度在三維模型庫(kù)中得到檢索結(jié)果。當(dāng)前，三維模型檢索系統(tǒng)主要包括文本檢索、ニ維草圖檢索和基于內(nèi)容的三維模型檢索三種方式。其中，ニ維草圖檢索和基于內(nèi)容的三維模型檢索都是基于圖像圖形的基本特征進(jìn)行檢索。而文本檢索依舊停留在對(duì)三維模型所具有的語(yǔ)義概念標(biāo)注進(jìn)行關(guān)鍵詞檢索，并不是真正意義上的語(yǔ)義檢索。其中，語(yǔ)義概念標(biāo)注是文本關(guān)鍵詞標(biāo)注的ー種，是用戶(hù)或?qū)＜覍?duì)三維模型的ー種具有語(yǔ)義概念的文本描述，常由簡(jiǎn)短的詞語(yǔ)組成，可用于三維模型語(yǔ)義檢索。其目的是通過(guò)對(duì)三維模型進(jìn)行語(yǔ)義概念上的標(biāo)注，即可為三維模型增添語(yǔ)義概念，最終能為用戶(hù)提供基于語(yǔ)義的三維模型檢索方法。對(duì)于文本檢索來(lái)說(shuō)，如果兩個(gè)完全不相似的三維模型，但是卻具有相同的語(yǔ)義概念標(biāo)注，那么檢索此語(yǔ)義概念標(biāo)注時(shí)，這兩個(gè)三維模型將被共同作為檢索結(jié)果進(jìn)行輸出。相反，若三維模型的語(yǔ)義概念標(biāo)注并不相同，但是在語(yǔ)義層面上相關(guān)，例如，檢索“家具” ー詞，應(yīng)該出現(xiàn)有柜子、椅子、桌子等，而并不是僅出現(xiàn)具有“家具”語(yǔ)義概念標(biāo)注的一類(lèi)三維模型。這種情況，可以被描述為“語(yǔ)義鴻溝”問(wèn)題，即高層語(yǔ)義與低層三維模型的代溝。這種情況常出現(xiàn)于文本檢索當(dāng)中，從而導(dǎo)致文本檢索的結(jié)果精度不高。基于語(yǔ)義的三維模型檢索能夠避免“語(yǔ)義鴻溝”問(wèn)題、能夠貼近用戶(hù)的日常用語(yǔ)，例如用戶(hù)輸入“四肢動(dòng)物”，系統(tǒng)將會(huì)檢索出“狗”、“貓”和“馬”等三維模型，而這些三維模型的語(yǔ)義概念標(biāo)注上包含的內(nèi)容可能只是“狗”、“貓”和“馬”等類(lèi)別名稱(chēng)，而并未標(biāo)注“四肢動(dòng)物”，但在語(yǔ)義上這些內(nèi)容是屬干“四肢動(dòng)物”這ー語(yǔ)義概念的。目前，已有的三維模型系統(tǒng)對(duì)于三維模型的語(yǔ)義概念進(jìn)行的標(biāo)注是単一的，或者只是基于專(zhuān)家角度對(duì)三維模型進(jìn)行的標(biāo)注，由于在用戶(hù)真正使用吋，由于每個(gè)人對(duì)事物的看法、角度、知識(shí)儲(chǔ)備的不同，以及用戶(hù)便于采取與自己日常用語(yǔ)貼近的方式來(lái)提供檢索需求，從而導(dǎo)致在進(jìn)行語(yǔ)義概念標(biāo)注的檢索時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的偏差?，F(xiàn)有的使用基于語(yǔ)義的三維模型檢索有中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00810115698. 6所公開(kāi)的三維模型檢索系 統(tǒng)和方法，圖I示出了該檢索系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。該專(zhuān)利提出了一種多層次的相關(guān)性反饋算法MRF，MRF主要利用反饋機(jī)制獲取用戶(hù)反饋的高層語(yǔ)義信息，通過(guò)不斷地分解，將高層語(yǔ)義信息轉(zhuǎn)化為不同特征向量之間的權(quán)重關(guān)系和特征向量?jī)?nèi)部的相關(guān)性信息，即根據(jù)用戶(hù)的反饋信息對(duì)檢索模型各個(gè)特征向量的權(quán)重值和相關(guān)性信息進(jìn)行更新。利用更新后的各個(gè)特征向量的權(quán)重值和相關(guān)性信息，計(jì)算出檢索模型與匹配模型之間的相似度距離，根據(jù)相似度距離獲得與檢索模型相似的三維模型。因而，這種方法仍舊是基于三維模型內(nèi)容上的檢索，通過(guò)用戶(hù)的相關(guān)性判斷來(lái)輔佐修正三維模型特征向量，并不能完成基于語(yǔ)義對(duì)三維模型的檢索。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了ー種基于語(yǔ)義的三維模型檢索系統(tǒng)和方法，以采用真正意義上的語(yǔ)義檢索的方式來(lái)解決高層語(yǔ)義信息與低層三維模型特征信息的語(yǔ)義鴻溝問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，提供一種三維模型檢索系統(tǒng)，包括語(yǔ)義檢索模塊和語(yǔ)義數(shù)據(jù)庫(kù)，其中所述語(yǔ)義檢索模塊還包括分詞子模塊、語(yǔ)義關(guān)聯(lián)計(jì)算子模塊和信息傳遞子模塊，其中所述分詞子模塊用于對(duì)用戶(hù)所輸入的檢索語(yǔ)句進(jìn)行語(yǔ)義分詞和過(guò)濾，并獲得語(yǔ)義概念；所述語(yǔ)義關(guān)聯(lián)計(jì)算子模塊用于根據(jù)所述語(yǔ)義概念在語(yǔ)義詞典WordNet中查詢(xún)與其同義的多個(gè)語(yǔ)義概念，并將所述語(yǔ)義概念與所查詢(xún)出的語(yǔ)義概念進(jìn)行相似度計(jì)算，根據(jù)該相似度來(lái)進(jìn)行語(yǔ)義概念篩選，獲得與所述語(yǔ)義概念相關(guān)的語(yǔ)義概念；所述信息傳遞子模塊用于結(jié)合所述語(yǔ)義概念及與其相關(guān)的語(yǔ)義概念在語(yǔ)義數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索相應(yīng)的三維模型信息，且獲得檢索結(jié)果；所述語(yǔ)義數(shù)據(jù)庫(kù)用于存放語(yǔ)義概念信息以及語(yǔ)義概念與三維模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)和顯示模塊，其中所述三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)關(guān)于三維模型的數(shù)據(jù)；所述顯示模塊用于支持用戶(hù)提交檢索語(yǔ)句，并將該檢索語(yǔ)句傳遞至所述語(yǔ)義檢索模塊；以及用于根據(jù)所述信息傳遞子模塊獲得的檢索結(jié)果，讀取所述三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)中的三維模型數(shù)據(jù)，并顯示三維模型數(shù)據(jù)；所述信息傳遞子模塊將檢索結(jié)果傳遞至顯示模塊。在一個(gè)實(shí)施例中，所述語(yǔ)義關(guān)聯(lián)計(jì)算子模塊將所述語(yǔ)義概念與所查詢(xún)出的語(yǔ)義概念進(jìn)行相似度計(jì)算采用如下公式
權(quán)利要求
1.一種三維模型檢索系統(tǒng)，包括語(yǔ)義檢索模塊和語(yǔ)義數(shù)據(jù)庫(kù)，其中 所述語(yǔ)義檢索模塊還包括分詞子模塊、語(yǔ)義關(guān)聯(lián)計(jì)算子模塊和信息傳遞子模塊，其中 所述分詞子模塊用于對(duì)用戶(hù)所輸入的檢索語(yǔ)句進(jìn)行語(yǔ)義分詞和過(guò)濾，并獲得語(yǔ)義概念； 所述語(yǔ)義關(guān)聯(lián)計(jì)算子模塊用于根據(jù)所述語(yǔ)義概念在語(yǔ)義詞典WordNet中查詢(xún)與其同義的多個(gè)語(yǔ)義概念，并將所述語(yǔ)義概念與所查詢(xún)出的語(yǔ)義概念進(jìn)行相似度計(jì)算，根據(jù)該相似度來(lái)進(jìn)行語(yǔ)義概念篩選，獲得與所述語(yǔ)義概念相關(guān)的語(yǔ)義概念； 所述信息傳遞子模塊用于結(jié)合所述語(yǔ)義概念及與其相關(guān)的語(yǔ)義概念在語(yǔ)義數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索相應(yīng)的三維模型信息，且獲得檢索結(jié)果； 所述語(yǔ)義數(shù)據(jù)庫(kù)用于存放語(yǔ)義概念信息以及語(yǔ)義概念與三維模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng),還包括三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)和顯示模塊,其中 所述三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)關(guān)于三維模型的數(shù)據(jù)； 所述顯示模塊用于支持用戶(hù)提交檢索語(yǔ)句，并將該檢索語(yǔ)句傳遞至所述語(yǔ)義檢索模塊；以及用于根據(jù)所述信息傳遞子模塊獲得的檢索結(jié)果，讀取所述三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)中的三維模型數(shù)據(jù)，并顯示三維模型數(shù)據(jù)； 所述信息傳遞子模塊將檢索結(jié)果傳遞至顯示模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的系統(tǒng)，其中，所述語(yǔ)義關(guān)聯(lián)計(jì)算子模塊將所述語(yǔ)義概念與所查詢(xún)出的語(yǔ)義概念進(jìn)行相似度計(jì)算采用如下公式
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的系統(tǒng)，其中，所述語(yǔ)義關(guān)聯(lián)計(jì)算子模塊根據(jù)相似度來(lái)進(jìn)行語(yǔ)義概念篩選，獲得與所述語(yǔ)義概念相關(guān)的語(yǔ)義概念包括 根據(jù)預(yù)先設(shè)定的相似度閾值，由語(yǔ)義關(guān)聯(lián)計(jì)算子模塊對(duì)由語(yǔ)義關(guān)聯(lián)計(jì)算算法所得到的相似度結(jié)果進(jìn)行篩選，選出具有高于所述預(yù)先設(shè)定的相似度閾值的相似度的語(yǔ)義概念。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的系統(tǒng)，其中，所述信息傳遞子模塊結(jié)合所述語(yǔ)義概念及與其相關(guān)的語(yǔ)義概念在語(yǔ)義數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索相應(yīng)的三維模型信息，且獲得檢索結(jié)果包括 如果傳遞來(lái)的語(yǔ)義概念已存在于所述語(yǔ)義數(shù)據(jù)庫(kù)中，則檢索并返回該語(yǔ)義概念所對(duì)應(yīng)的三維模型信息； 如果傳遞來(lái)的語(yǔ)義概念不在語(yǔ)義數(shù)據(jù)庫(kù)中，則不返回三維模型信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括語(yǔ)義標(biāo)注模塊，該語(yǔ)義標(biāo)注模塊包括用戶(hù)接口； 通過(guò)用戶(hù)接口由數(shù)據(jù)庫(kù)管理人員對(duì)用戶(hù)提交的三維模型語(yǔ)義概念標(biāo)注進(jìn)行審核，查看標(biāo)注是否符合標(biāo)準(zhǔn)且與現(xiàn)有標(biāo)注不重復(fù)，若通過(guò)審核，則將該語(yǔ)義概念標(biāo)注添加至所述語(yǔ)義數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)三維模型的語(yǔ)義概念標(biāo)注中；反之，則將返回錯(cuò)誤提示信息到顯示模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述顯示模塊還用于支持用戶(hù)提交語(yǔ)義概念標(biāo)注，并將用戶(hù)提交的語(yǔ)義概念標(biāo)注傳遞至語(yǔ)義標(biāo)注模塊。
8.一種基于權(quán)利要求I的三維模型檢索系統(tǒng)的三維模型檢索方法，包括 步驟I)、對(duì)檢索語(yǔ)句進(jìn)行語(yǔ)義分詞和過(guò)濾，獲得語(yǔ)義概念； 步驟2)、根據(jù)所述語(yǔ)義概念獲得與其相關(guān)的語(yǔ)義概念，根據(jù)所述語(yǔ)義概念以及與其相關(guān)的語(yǔ)義概念在語(yǔ)義數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索相應(yīng)的三維模型信息，獲得檢索結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中步驟I)之前還包括 步驟O)、在顯示模塊提交檢索語(yǔ)句。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中步驟2)后還包括 步驟3)、將檢索結(jié)果在三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行查詢(xún)，獲得三維模型的數(shù)據(jù)，并顯示該三維模型數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，步驟2)中根據(jù)所述語(yǔ)義概念獲得與其相關(guān)的語(yǔ)義概念包括 步驟21)、根據(jù)所述語(yǔ)義概念在WordNet語(yǔ)義詞典中查詢(xún)出與其同義的多個(gè)語(yǔ)義概念詞匯； 步驟22)、將所述語(yǔ)義概念與所查詢(xún)出的語(yǔ)義概念采用如下公式進(jìn)行相似度計(jì)算
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，步驟23)中根據(jù)計(jì)算所得的相似度來(lái)進(jìn)行語(yǔ)義概念篩選包括 根據(jù)預(yù)先設(shè)定的相似度閾值，對(duì)所得的相似度進(jìn)行篩選，選擇具有高于該相似度閾值的相似度的語(yǔ)義概念作為相關(guān)的語(yǔ)義概念。
13.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，步驟2)中根據(jù)所述語(yǔ)義概念以及與其相關(guān)的語(yǔ)義概念在語(yǔ)義數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索相應(yīng)的三維模型信息，獲得檢索結(jié)果包括 如果這些語(yǔ)義概念已存在于語(yǔ)義數(shù)據(jù)庫(kù)中，則從語(yǔ)義數(shù)據(jù)庫(kù)檢索并返回該語(yǔ)義概念所對(duì)應(yīng)的三維模型信息；如不存在，則不返回三維模型信息。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于語(yǔ)義的三維模型檢索系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)包括語(yǔ)義檢索模塊和語(yǔ)義數(shù)據(jù)庫(kù)。其中語(yǔ)義檢索模塊用于對(duì)檢索語(yǔ)句進(jìn)行語(yǔ)義分詞、過(guò)濾，從而獲得語(yǔ)義概念；根據(jù)所述語(yǔ)義概念在WordNet中查詢(xún)與其同義的語(yǔ)義概念，并計(jì)算所述語(yǔ)義概念和所查詢(xún)出的語(yǔ)義概念之間的相似度，根據(jù)該相似度來(lái)進(jìn)行語(yǔ)義概念篩選，獲得與所述語(yǔ)義概念相關(guān)的其他語(yǔ)義概念；結(jié)合所述語(yǔ)義概念及與其相關(guān)的語(yǔ)義概念在語(yǔ)義數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索相應(yīng)的三維模型信息，并且獲得檢索結(jié)果。本發(fā)明所提供的三維模型檢索系統(tǒng)和方法彌補(bǔ)了高層語(yǔ)義信息與低層特征信息的語(yǔ)義鴻溝、擴(kuò)大了三維模型檢索范圍，提高了檢索精度。
文檔編號(hào)G06F17/30GK102955848SQ201210421340
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者李海生, 劉璇, 曹健, 蔡強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京工商大學(xué)