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《大连理工大学》 2010年
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基于弹性变形的曲面重建和平滑

李治隆  
【摘要】: 随着计算机辅助几何设计的不断发展,曲线曲面造型方法的研究热点经历了从表达方式到控制变形再到仿真变形的演变。经典的弹性变形方法以其简单、仿真效果好、直观、快速等特点,成为沟通几何变形与物理变形的桥梁,在各领域内得到了广泛应用。根据应用条件的不同,弹性变形方法对于外部数据的刻画、处理和交互都有不同的要求,因而需要进行具有针对性的改进。本文以弹性变形方法为基础,在空间曲线曲面立体重建和网格平滑及增强方面进行了研究;另外,给出了一种处理工业生产中复杂区域标注问题的快速方法。本文的主要工作包括: 1.本文基于弹性变形方法的思想来处理空间曲线曲面的立体重建问题。在立体重建中,我们以变形方法为基础,采用具有透视不变性的NURBS表达方式,从反向优化的角度来演化曲线曲面进行重建。这样可以更好地利用投影曲线曲面的局部性质,降低对不同像平面中图像曲线曲面数据的匹配需求,同时提高重建精度。考虑到重建二维图像数据存在不可避免的误差,我们讨论了其对立体重建的影响。最后使用所提立体重建方法对理想数据和真实数据进行了实验,得到了令人满意的重建效果。此外,重建二维图像数据中,提出了一种将图像目标边界信息和区域信息相结合的新的变分水平集图像分割方法。它有效利用了图像信息且不需重新初始化水平集函数,能够对多种类型图像进行有效分割。 2.定义弹性变形所使用的曲面基本形式描述了曲面的局部微分特征,从网格信号处理角度对这种特征进行处理则可以得到具有真实造型效果的优质网格。本文基于线性弹性变形方法对局部微分特征的描述,对网格曲面的基本形式特征进行调整,然后在约束最小二乘意义下重建网格,并使用快速的线性系统求解器,达到了实时响应的平滑、增强效果。实验结果表明本文方法简单快速并可有效防止体积收缩和形状畸变。 3.对复杂区域标注问题进行了研究,给出了一种快速的基于链码的复杂区域标注方法FCBL (Fast Code-Based Labeler)使用指定标注字符尺寸对复杂区域进行离散,然后通过编码技术对区域信息进行处理以减少存储量并根据具体情况对链码加以增强。采用基于链码的搜索机制并针对各种约束进行了扩展,进一步使用最小二乘估计最优方向来提高速度和精度。基于大量工业数据的实验验证了FCBL的可行性和稳定性。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.72

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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【二级参考文献】
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