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散乱点云配准与隐式曲面重构技术研究

近年来,逆向工程技术在现代设计与制造、虚拟现实、场景建模、计算机视觉、医学等领域得到了广泛的应用,有着很广阔的前景。点云处理和曲面重构是逆向工程中的关键内容。随着三维激光扫描仪的广泛应用,如何对规模庞大、分布密集的点云进行处理以及怎么将散乱点云进行曲面重构成为了当前的研究热点问题。本文研究内容主要分为点云配准和点云的曲面重构两个方面,具体内容如下:(1)在点云配准方面,针对以往散乱点云配准算法存在效率较低和噪声对算法影响较大的问题,提出了一种降维处理空间点云的点云配准新算法。该方法采用了评价点云空间位置新方法—总投影熵,总投影熵利用信息熵的概念结合点云空间坐标和密度关系评价两点云的相对位置。以总投影熵作为点云配准的优化函数,采用遗传算法作为优化方法,两者之间的结合实现点云配准。实验表明,该方法具有很强的鲁棒性,同时对于只有少部分重合的点云数据和含有噪声点云数据均有很好的效果,且效率高,能为点云的曲面重构研究提供优良的原始点云数据  (本文共60页) 本文目录 | 阅读全文>>

《科技创新与应用》2015年13期
科技创新与应用

隐式曲面重建方法研究

文章通过研究逆向工程中的关键技术三维散乱点云曲面重建技术,对现有的隐式曲面重建方法...  (本文共1页) 阅读全文>>

南京师范大学
南京师范大学

点云模型隐式曲面重建技术的研究

曲面重建技术利用物体表面的点云信息构建数字几何模型,是虚拟现实、计算机仿真等领域的研究热点。随着三维扫描技术的迅速发展,人们能够利用高精度三维扫描设备获得百万个采样点,为构建高质量的数字几何模型提供了可能,但是,采样点规模庞大、含有噪声等问题使得曲面重建成为一项艰巨的工作。近年来,基于隐式曲面的函数拟合方法成为曲面重建的重要手段,相较传统算法优势明显。本文通过研究已有的隐式曲面重建算法,提出一种分层自适应的隐式曲面重建算法,主要内容包括点云模型全局隐式曲面函数的计算和隐式曲面绘制两个方面。本文的主要工作包括以下三个方面:1.点云模型隐式曲面重建基础工作的研究,介绍点云的几何属性,包括点云的邻域搜索算法,点云法向量的估算和一致性调整算法,曲率的计算方法,介绍了隐式曲面重建的理论基础,分析了隐式曲面在建模过程中相较其他表达形式的优势,并对隐式曲面重建问题进行了阐述,最后介绍了隐式曲面重建中的曲面拟合方法—最小二乘法。2.通过分析经典...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

基于隐式曲面的3D打印自适应分层算法研究

在建模领域中,STL建模已成为模型表示的经典代表,其结构仅存储点的三维坐标以及面片的法向量,利用众多三角面片无限逼近模型实体的方法进而表示模型。受其单一的存储结构影响,使其需要众多基于拓扑遍历的补偿算法对其进行完善。诸如模型优化后的封闭性判断、模型切割的求交算法、自适应分层算法、生成填充域中的奇偶规则算法以及非零环绕数算法等,而且其执行效率一定程度上取决于模型的拓扑结构。随着众多针对STL补偿算法的提出,3D打印中模型预处理效率方面的发展却受到了阻碍,并且STL方法在彩色模型的构建表达中无能为力,一定程度上也制约着真彩3D打印的进步,使得科研人员不得不另选他法。针对上述3D打印中STL的一系列问题,本文提出了采用隐式曲面的模型输入方法,设定等高线对其进行分层处理,利用变量降维的二维轮廓线取代传统的拓扑遍历求交方法。在填充区域的处理中,利用曲面的隐式表达方法,计算任意点与轮廓或物体间的位置关系。同时在隐式曲面的基础上,提出一种缩短...  (本文共62页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
南京理工大学

基于隐式曲面建模的异型三维点阵结构造型算法研究

近年来,三维点阵结构由于其优异的机械性能,在包括航天飞机、人造卫星、火箭等航天型号产品中得到广泛应用,但受限于加工技术,应用的点阵类型很少。随着增材制造技术的快速发展,允许设计人员从航天产品的功能需求出发,设计制造轻量化的三维点阵单元,完成功能与轻量化的高效结合。为此,本文在增材制造技术的背景下,提出基于隐式曲面建模的异型三维点阵结构造型算法,并针对造型后的结构进行了理论与实验研究。首先,本文的异型点阵单元是由一类周期曲面衍生而来,这类曲面能被隐式函数表示,文中称为隐式曲面。本文共研究了三种由这类隐式曲面衍生的异型点阵单元,并针对其特性提出了基于隐函数的三维造型方法,用于构造这类异型点阵结构。此外,为更好的应用这类点阵单元,针对这三类单元的结构特性,包括倾角、形态以及梯度变化进行了研究。其次,本文研究了异型点阵结构的轻量化应用,将异型点阵结构填充到模型内部,利用点阵单元本身的轻质特性,将模型内部原本实体部分用点阵单元替换,实现模...  (本文共76页) 本文目录 | 阅读全文>>

西南交通大学
西南交通大学

基于点云模型的快速曲面重建算法研究及应用

基于三维散乱点云的曲面重建技术是当下计算机学科的研究热点之一,它在许多领域都有着重要的应用,与大众的娱乐文化生活息息相关。虽然点云数据获取相对容易,但多数算法只能对简单模型实现快速且逼真的重建,对复杂的点云模型进行重建时,要么无法快速的重构,要么无法重构出逼真的模型。点云数据在获取过程中会受到外界或内部因素的干扰,导致其掺杂或多或少的噪声,相关的噪声数据处理算法都有一定的缺陷,要么不能利落地消除噪声,要么算法的时空复杂度过高。基于点云模型的隐式曲面法能够表示拓扑结构复杂的表面模型且对模型携带少量噪声的情况不太敏感,本文在传统的基于紧支径向基函数(Compactly Supported Radial Basis Function,CSRBF)表示隐式曲面方程的基础上,提出一种基于中心减少的两层隐式函数插值算法。首先在插值前设定一个中心减少阈值,以减少CSRBF的中心点,简化基于CSRBF的线性系统;然后在粗层上通过插值对点云模型进...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>