對目前三維CAD 模型檢索技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行了闡述。首先給出三維模型檢索的體系結(jié)構(gòu)，并從文本檢索、內(nèi)容檢索和語義檢索3 方面對三維CAD 模型檢索技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了全面論述; 分析總結(jié)了現(xiàn)有三維CAD 模型檢索系統(tǒng)及三維CAD 模型檢索技術(shù)的應(yīng)用; 最后對三維CAD 模型檢索技術(shù)存在的問題及未來的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。三維CAD 模型檢索技術(shù)將為概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝/工裝設(shè)計(jì)等產(chǎn)品各設(shè)計(jì)階段提供全方位的檢索支持手段，可有效促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品模型相關(guān)設(shè)計(jì)和制造信息的重用。

　　引言

　　基于三維模型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造已成為我國制造業(yè)的主流模式，由于產(chǎn)品三維模型具有可視化、數(shù)字化和虛擬化等特點(diǎn)，使其成為產(chǎn)品開發(fā)各環(huán)節(jié)( CAD、CAE、CAPP、CAM 等) 不可或缺的基礎(chǔ)載體。研究和統(tǒng)計(jì)分析表明，在新產(chǎn)品開發(fā)中，約40%是重用過去的部件設(shè)計(jì)，約40% 是對已有設(shè)計(jì)部件的微小修改，而只有約20% 是完全新的設(shè)計(jì)。因此，方便、準(zhǔn)確、快速地獲取已有產(chǎn)品三維模型的相似性設(shè)計(jì)成果，并加以有效重用，是提高設(shè)計(jì)效率、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的關(guān)鍵之一，通過三維模型檢索技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品三維模型資源的多粒度、精確化、個(gè)性化快速聚類，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中各類設(shè)計(jì)成果的重用提供一種全新的支持手段。迄今為止，在通用領(lǐng)域已有30 多種檢索算法被相繼提出，但是由于CAD 模型的特殊性，如CAD 模型由規(guī)則的點(diǎn)、線、面及自由曲面組成，包含很多特征及語義信息，邊界輪廓線明顯等特點(diǎn)，通用領(lǐng)域的檢索算法不完全適合于CAD 領(lǐng)域。通過三維CAD模型檢索技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息的檢索與重用，能更好地對企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理，因此，研究先進(jìn)、實(shí)用的CAD 模型檢索技術(shù)具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文將從三維CAD 模型檢索的體系結(jié)構(gòu)、研究現(xiàn)狀、檢索系統(tǒng)、技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨勢等方面進(jìn)行論述。

1、三維CAD 模型檢索體系結(jié)構(gòu)

　　三維CAD 模型檢索技術(shù)是利用能夠反映CAD模型文本、形狀、特征及語義信息自動建立索引，從而達(dá)到檢索三維模型的目的。其通常包括模型庫組織、預(yù)處理、特征提取、相似性度量、索引結(jié)構(gòu)、用戶查詢接口、相關(guān)反饋等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

　　三維CAD 模型檢索首先從CAD 模型中自動計(jì)算并提取特征信息，建立模型的信息索引，然后在多維索引空間中計(jì)算待查詢模型與目標(biāo)模型之間的相似程度，實(shí)現(xiàn)對三維模型數(shù)據(jù)庫的瀏覽和檢索，檢索系統(tǒng)的框架如圖1 所示，通常一個(gè)完整的模型檢索系統(tǒng)主要包括以下幾方面:

圖1 檢索系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

　　(1) 信息提取: CAD 模型包含的信息由文本、幾何形狀、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、表面信息及特征語義等信息，這些信息往往比較復(fù)雜且不易獲得，因此有效地提取這些信息來描述CAD 模型成為三維CAD 模型檢索首先要解決的問題，同時(shí)也是一個(gè)難點(diǎn)。

　　(2) 相似性度量: 信息提取是三維模型檢索的前提條件，相似性度量則是使提取的信息得到正確應(yīng)用的保證。選擇適當(dāng)?shù)亩攘砍叨�，將查詢模型的特征與待查詢的數(shù)據(jù)庫中模型特征進(jìn)行比較，用相似性、相異性度量尺度計(jì)算兩個(gè)模型對應(yīng)特征之間的距離，從而得到兩個(gè)模型之間的相似性。

　　(3) 索引結(jié)構(gòu): 面對龐大的三維模型數(shù)據(jù)庫，必須建立快速、有效的索引結(jié)構(gòu)。

　　(4) 用戶查詢接口: 一個(gè)好的檢索系統(tǒng)應(yīng)該擁有交互性能，為用戶提供方便的查詢和瀏覽。其中，用戶查詢接口對模型檢索系統(tǒng)的可用性和檢索性能有較大影響。目前的檢索方式有: 文本關(guān)鍵字的檢索、手工繪制2D 草圖的檢索、手工繪制3D 草圖的檢索、3D 模型實(shí)例的檢索、語義查詢和混合檢索。

　　(5) 檢索性能評價(jià): 主要是考察檢索結(jié)果是否與用戶的期望相接近，是否滿足用戶的需求。由于受用戶主觀性及檢索中“相關(guān)模型”的判斷和定義不明確的影響，目前還缺乏比較客觀有效的評價(jià)準(zhǔn)則�，F(xiàn)有評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)都是基于模型定義明確并且類別劃分清楚的模型庫，檢索系統(tǒng)可以通過查全率和查準(zhǔn)率曲線、E 測度等指標(biāo)實(shí)現(xiàn)性能的評價(jià)。

6、結(jié)束語

　　介紹了三維CAD 模型檢索技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)，并對目前國內(nèi)外一些優(yōu)秀的檢索算法進(jìn)行歸納整理，比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)，然后對三維CAD 模型檢索系統(tǒng)及應(yīng)用進(jìn)行討論，最后對目前三維CAD 模型檢索研究中存在的問題和未來的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。