(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210777186.6 (22)申请日 2022.07.03 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号 (72)发明人 张杰　季宝宁　李奕璇　李伟博　 (74)专利代理 机构 西安匠星互智知识产权代理 有限公司 612 91 专利代理师 华金 (51)Int.Cl. G06V 10/74(2022.01) G06V 10/75(2022.01) G06V 10/44(2022.01) G06F 16/583(2019.01) G06F 30/10(2020.01) G06F 111/20(2020.01) (54)发明名称 一种基于局部特征表达的三维CAD模型相似 结构检索方法 (57)摘要 本发明提出一种基于局部特征表达的三维 CAD模型相似结构检索方法， 根据模型表面B ‑rep 元素的聚集性特征将三维CAD 模型分解为多个局 部特征， 并以局部特征的形状表征向量和 邻居集 作为其描述符。 在此基础上， 通过计算两个模型 间的匹配局部特征， 以最终的匹配局部特征对应 的模型表 面区域为相似结构， 进而实现相似结构 信息的检索。 本发明所提出的三维CAD模型局部 特征表达方法是在B ‑rep约束下进行的， 与现有 方法相比更适合产品设计领域常用的实体模型。 本发明中基于局部特征的相似结构搜索方法， 将 复杂的结构分析过程转化为若干个简单局部特 征的匹配 计算， 进而降低了 计算成本 。 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 CN 115170842 A 2022.10.11 CN 115170842 A 1.一种基于局部特征表达的三维CAD模型相似结构检索方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤1： 针对B ‑Rep形式的三维CAD模型P， 构建顶点临接图V AG； 步骤2： 以V AG作为输入， 搜索三维CAD模型P中的局部特 征； 步骤3： 对于模型P中的每个局部特征lfi， 建立加权形状分布算 法， 将每个局部 特征转化 为反映其形状信息的特 征向量； 步骤4： 判断局部特 征间是否存在相同的面元 素； 步骤5： 结合 步骤3和步骤4， 建立模型P中每 个局部特 征lfi的描述符lfi＝(svi,nsi)； 步骤6： 对于任意两个局部特征， 从形状向量相似度和邻居向量相似度测度两方面， 建 立局部特 征的匹配判断方法； 步骤7： 将用户输入的查询模型结合数据库中的三维模型， 通过局部特征间的比较获取 模型间相似的局部结构。 2.如权利要求1所述的一种基于局部特征表达的三维CAD模型相似结构检索方法， 其特 征在于， 所述步骤1中， VAG表达式为： VAG＝(V,E)； 其中V＝(v1,v1,…,vn)是图中的顶点集 合， 每个顶点对应模型上的一个面， n是模型中面的数量； E＝{＜vi,vj＞|h1(vi,vj)＝1,1≤ i,j≤n,i≠j}是图中边的集合， h1(·)是判断面之间拓扑关系的函数， h1(vi,vj)＝1表示模 型中vi与vj对应的面至少存在一个接触点。 3.如权利要求1所述的一种基于局部特征表达的三维CAD模型相似结构检索方法， 其特 征在于， 所述步骤2中， 所述局部特征定义为： 模 型P每个极大团中所有顶点对应的面在 模型 P中构成的几何区域， 该几何区域作为模型P的一个局部特 征。 4.如权利要求1所述的一种基于局部特征表达的三维CAD模型相似结构检索方法， 其特 征在于， 所述 步骤2中， 模型P的局部特 征表示为： P＝{lf1,lf2,…,lfn'} 其中， lfi为模型P中第i个局部 特征， n'为局部 特征的数量； 通过判断一个面是否属于一 个局部特 征， 将局部特 征与模型面元 素的包含关系表达为： 其中， li,j＝1(1≤i≤n,1≤j≤n')表示 面vi是局部特 征lfj的一个构成面。 5.如权利要求1所述的一种基于局部特征表达的三维CAD模型相似结构检索方法， 其特 征在于， 所述 步骤3中包括以下子步骤： 步骤S3.1： 对于包 含nlf个面元素的局部特 征， 第k个面的采样概 率pk为： Sk表示第k个面的面积值； ω表示 放缩比例； 步骤S3.2： 在局部 特征表面随机生成m2个采样点， 形 成表面点集； 其中， 分配至每个面的权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115170842 A 2采样点数量比值 为 每个采样点按照下式进行一次放缩： point'表示第k个面上的采样点坐标值； point＝(x,y,z)表示放缩后的采样点坐标值； Ok表示第k个面的形心点； 步骤S3.3： 随机取两个采样点point1＝(x1,y1,z1)和point2＝(x2,y2,z2)并计算两点之 间的欧氏距离， 即： 步骤S3.4： 重复S3.3  m2次； 步骤S3.5： 根据m2个距离值构建组数为m的等距直方图表示采样距离值的分布情况， 直 方图中每一列的值按照下式计算： 其中， Nu表示落在第u组中距离值的频 数； hu表示相应的频率； 步骤S3.6： 局部特 征lfi的形状信息可表示 为m维的特 征向量： 6.如权利要求5所述的一种基于局部特征表达的三维CAD模型相似结构检索方法， 其特 征在于， 所述 步骤3.2中的m2取值在1×104～1×105之间。 7.如权利要求1所述的一种基于局部特征表达的三维CAD模型相似结构检索方法， 其特 征在于， 通过 下式判断局部特 征间是否存在相同的面元 素： 对于任意一个局部 特征lfi， 将所有满足od(lfi,lfj)＝1的局部特征lfj作为其邻居向量 nsi， 即： nsi＝{lfj:lfj∈P,od(lfi,lfj)＝1}。 8.如权利要求1所述的一种基于局部特征表达的三维CAD模型相似结构检索方法， 其特 征在于， 所述 步骤6中包括以下子步骤： 步骤S6.1： 利用曼哈顿距离计算形状向量 和 的相 似度： 步骤S6.2： 邻居集 合ns1和ns2的相似度计算方法如下： disn(ns1,ns2)＝max(mhd(ns1,ns2),mhd(ns2,ns1)) 其中mhd(ns1,ns2)与mhd(ns2,ns1)分别使用下式进行计算：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115170842 A 3