基于本體的三維模型語義自動標注研究.pdf

1、隨著通信技術日新月異的發(fā)展，相關的科研理論不斷與時俱進，三維模型由于自身巨大的優(yōu)勢而逐漸成為主流，并廣泛應用于虛擬現(xiàn)實、機械制造等行業(yè)領域，尤其在三維模型語義標注與檢索的應用中更為突出。但由于開發(fā)階段并不重視模型功能語義的相似性，所以很難滿足設計人員對產品功能語義的需求。在零部件設計階段，對比基于內容的檢索方式，構建功能語義本體，并以此為基礎進行檢索具有更大的研究意義。因此，基于功能本體的三維模型語義自動標注是一項實用、理論以及具有經濟

2、價值的研究工作。
　　基于功能本體的三維模型語義自動標注技術已經成為當今的一個熱點研究課題，是計算機可視化、三維模型數(shù)據(jù)處理以及模式識別等應用的重要組成部分。本文對國內外現(xiàn)有的三維模型功能本體自動標注算法進行了詳細的分析并做出總結，提出了改進的功能本體的語義標注算法。主要做了如下幾方面工作：
　　1.介紹了基于功能本體的STEP模型自動標注算法的研究背景及意義。本文在對三維模型進行功能標注的過程中，引入了本體的概念。構建功能

3、語義本體，有利于三維模型功能語義的規(guī)范化表達和標準化描述，有利于系統(tǒng)全面地描述機械產品的創(chuàng)新設計。構建了 STEP模型的功能要素庫，在功能本體的基礎上，更好地支持了 STEP模型的語義標注工作。設計人員可以根據(jù)樣本資源庫中已有的三維模型，激發(fā)自身的想象力與創(chuàng)造性，努力縮短產品的設計周期，降低設計成本。
　　2.針對傳統(tǒng)的三維模型標注算法在提取底層信息特征時，僅考慮模型的整體信息特征，而忽略模型的局部信息特征等問題。本文通過對已有算

4、法的融合與改進，提出一種基于功能本體的三維模型自動標注算法。該算法首先通過程序逐一或批量解析STEP文件，并從STEP格式的三維模型樣本資源庫中提取所需的拓撲及幾何數(shù)據(jù)信息。然后將 STEP模型映射為屬性鄰接圖AAG，并使用AAG表示STEP模型的拓撲及幾何數(shù)據(jù)信息。其中STEP模型的曲面映射為AAG的頂點，STEP模型的曲線映射為AAG的邊。最后，在功能本體和AAG的基礎上，手動標注STEP模型局部特征的功能語義，通過子圖匹配完成ST

5、EP模型的功能標注工作。
　　3.針對輸入單一的檢索條件無法全面系統(tǒng)地描述待檢索模型與目標模型所有屬性特征的問題，因此本文提出一種基于功能語義本體的模型檢索算法。該算法通過計算三維模型的屬性相似度可以獲得模型的功能語義相似度，在語義知識層面可以挖掘更多具有潛在價值的概念設計。初步實驗結果表明，在機械概念創(chuàng)新設計領域，采用文中算法能夠得到多個符合期望的三維模型。實驗結果不但滿足了機械產品的設計需求，更有助于進一步完善 STEP模型的