非刚性三维形状匹配中基于谱分析的形状描述符综述
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作者简介:

张丹(1991-),女,甘肃酒泉人,博士生,主要研究领域为计算机图形学,三维形状分析;吕辰雷(1988-),男,博士,主要研究领域为计算机图形学,模式识别,几何分析;武仲科(1965-),男,博士,教授,博士生导师,CCF高级会员,主要研究领域为计算机图形学,模式识别,几何分析;刘香圆(1990-),女,博士生,主要研究领域为医学图像处理,计算机图形学;王醒策(1977-),女,博士,教授,博士生导师,CCF专业会员,主要研究领域为计算机图形学,机器学习,医学图像处理;周明全(1954-),男,博士,教授,博士生导师,CCF杰出会员,主要研究领域为计算机图形学,虚拟现实与可视化.

通讯作者:

王醒策,E-mail:wangxingce@bnu.edu.cn

基金项目:

国家重点研发计划政府间国际科技创新重点专项(2017YFE0100500);国家科技支撑计划(2017YFB1002600,2017YFB1402100,2017YFB1002804);国家自然科学基金(61402042);北京市自然科学基金(4172033);青岛市自主创新重大专项(2017-4-3-2-xcl)


Survey on Shape Descriptors Based on Spectral Analysis for Non-rigid 3D Shape Matching
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Fund Project:

National Key Cooperation Between the BRICS Program of China (2017YFE0100500); National Key Technology R&D Program of China (2017YFB1002600, 2017YFB1402105, 2017YFB1002804); National Nature Science Foundation of China (61402042); Natural Science Foundation of Beijing Municipality (4172033); Major Independent Innovation Project of Qingdao City (2017-4-3-2-xcl)

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    摘要:

    基于谱分析的形状描述符在非刚性三维形状匹配中取得了较好的匹配效果,引起了研究者的广泛关注.谱分析是基于流形上拉普拉斯贝尔特拉米算子谱分解的一种内蕴形状分析方法.谱形状描述符和谱距离分布函数是最主要的两类谱分析形状描述符,它们具有不同的数学性质和物理意义.基于两类不同的形状描述符,给出了详细的方法分析及其在形状匹配中的应用.首先,给出了应用基于谱分析的形状描述符的非刚性三维形状匹配框架,介绍了几种常用的谱形状描述符及谱距离分布函数的基本思想和计算方法;然后,分析比较了这些形状描述符的优缺点及应用场景,为研究者选择基于谱分析的形状描述符提供参考;最后,通过实验对比了不同基于谱分析的形状描述符的算法鲁棒性、时间耗费及非刚性匹配性能,以此推动谱分析形状描述符的应用进程.

    Abstract:

    The shape descriptors based on spectral analysis have achieved good matching results in 3D non-rigid shape matching, which have attracted wide attention of researchers. Spectral analysis is an intrinsic shape analysis method based on spectral decomposition of Laplace-Beltrami operator on manifold, including spectral shape descriptors and spectral distance distribution functions, which have different mathematical properties and physical meanings. Based on two different types of shape descriptors, this paper gives a detailed method analysis and its application in shape matching. Firstly, this paper provides a 3D non-rigid shape matching framework by applying the shape descriptors based on spectral analysis, and the basic ideas and calculation methods of several commonly used spectral shape descriptors and spectral distance distribution functions are introduced. Secondly, this paper analyzes and compares the advantages and disadvantages of these methods and their application scenarios and provides reference for researchers to choose shape descriptors based on spectral analysis. Finally, the robustness, time consumption, and non-rigid matching performances of different shape descriptors based on spectral analysis are compared through experiments to promote the application process of shape descriptors based on spectral analysis.

    参考文献
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引用本文

张丹,武仲科,王醒策,吕辰雷,刘香圆,周明全.非刚性三维形状匹配中基于谱分析的形状描述符综述.软件学报,2019,30(8):2545-2568

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  • 收稿日期:2018-10-12
  • 最后修改日期:2018-12-28
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  • 在线发布日期: 2019-04-11
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