基于语义面向设计重用的三维产品模型检索研究

随着传统的产品设计资源被以三维产品模型为主的数字化资源所取代，三维产品模型检索已经成为有效实现产品设计重用的关键技术。然而，现有三维模型检索技术与产品设计重用的需要相比差距甚远，三维模型检索还远没有能够有效地支持设计重用。.本项目的研究目标是探索能够充分满足产品设计重用需要的三维产品模型检索方法，基于深层次语义表示实现异构特征模型和装配模型的高质量高效率全局检索和局部检索。主要研究内容包括：表达深层次语义的三维产品模型语义表示、三维产品模型语义表示的自动构建、基于本体的异构特征模型检索、语义和几何混合驱动的装配模型检索、研发一个基于语义面向设计重用的三维产品模型检索原型系统。.本项研究对于促进三维产品模型检索技术的深入发展，使其能够真正有效地支持产品设计重用具有重要意义。

三维产品模型检索对于有效实现产品设计重用，提高新产品设计效率具有重要作用。针对现有三维模型检索方法存在的查准率和效率还难以满足工业界需要的问题，本课题对基于语义面向设计重用的三维产品模型检索开展了深入研究，主要取得了以下成果：.1、提出了有效融入深层语义的三维产品模型描述方法，包括基于特征本体的异构参数化特征模型统一语义描述和带有语义的多层次装配模型描述，能够有效支持基于语义的三维产品模型检索。.2、提出了三维产品模型语义描述子的自动构建方法，通过特征本体映射和基于特征本体推理自动生成异构参数化特征模型统一语义描述，能够保证其具有需要的准确性；通过自底向上逐层自动提取装配模型语义构建带有语义的多层次装配模型描述符，有效提高了装配语义提取的准确性和效率。.3、提出了基于本体的异构特征模型语义检索方法并开发了相应的原型系统，通过采用统一语义描述符，基于深度学习构建三维CAD模型的分类索引，采用多模式语义相似性度量，所提出的检索方法能够有效地支持异构特征模型检索，并具有良好的检索准确性和查询灵活性。.4、提出了基于多层次语义的灵活的装配模型检索方法并开发了相应的原型系统，通过采用带有多层次语义的装配模型描述符，构建高效的装配模型索引和过滤机制，采用多模式语义相似性度量，所提出的方法能够同时支持装配模型的全局检索和局部检索，并具有良好的检索准确性和查询效率。.5、提出了基于检索的CAD模型重用方法，对于检索出的三维零件模型或装配模型，通过对应的语义对象如对应的参数尺寸和运动副将查询模型中的语义信息传播到检索出的三维模型中，能够有效地实现检索出的零件模型和装配模型相对于查询模型的在结构和形状上的准确自动的适应性调整，从而使其可以很好地满足新应用的需求。.6、提出了基于本体支持自然语言查询的设计理性检索方法，通过对设计理性知识采用本体表示，并基于模板的生成与匹配实现自然语言查询到SPARQL本体查询的自动映射，有效提高了设计理性知识检索的查全查准率，同时方便设计人员检索。.上述研究成果为实现基于语义的三维产品模型检索提供了解决方案，对于提高产品模型检索的查准率和效率将起到积极作用。共发表学术论文13篇，其中重要国际期刊论文5篇，一篇论文获ASME CIE的SEIKM2014最佳论文奖，并在CAD2014国际会议上做大会特邀报告，介绍了相关研究成果。