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《南京航空航天大学》 2006年
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基于散乱点云数据的曲面重建关键技术研究

贺美芳  
【摘要】: 随着坐标测量设备的发展,人们能够方便地获得实物样件大量的散乱点云数据,促进了逆向工程技术的发展,并在制造业广泛应用。然而,在逆向工程建模技术的研究与应用中,多数是将点云数据转换成三角网格模型,然后在三角网格基础上进行数据处理与模型重建。由于在将点云数据转换成三角网格模型时信息量成倍增加,且后续处理对网格质量要求较高,因而,研究直接以散乱点云数据为对象的数据处理与曲面重建技术,对提高逆向工程中测量数据的处理能力和建模效率具有重要意义。 本文直接以测量获得的散乱点云数据为对象,研究了点云数据的几何特性计算、平滑处理、孔洞修补、数据简化等,在此基础上,进一步研究了点云数据分块、四边界区域划分及曲面拟合。取得的研究成果如下: 提出了一种基于法向距离的法矢全局协调算法。该算法采用微切平面法计算散乱点的法矢,然后根据法向距离阈值,把点云数据划分为平坦点和非平坦点,在法矢调整时采用传播的思想,根据邻近子集是否含有非平坦点选择不同的调整顺序,大大提高了法矢方向调整的效率,并用三次最近距离法解决了传播过程中可能出现的死锁问题。在法矢估算的基础上,提出了一种基于测量点法矢修正的散乱点云数据平滑处理方法,该方法通过对特征区域和非特征区域采用不同的法矢修正策略,使平滑后的点云既达到了非常光滑的效果,又保持了点云的形状和特征,甚至修正不理想特征。 提出了基于欧几里德距离的局部二次参数曲面拟合来估算散乱点云曲率的算法,在此基础上提出了一种基于曲率约束极值点密度的散乱点云数据简化方法。该方法通过标记出曲率极值点,根据给定的简化比率计算曲率阈值,得到曲率约束极值点,根据测量点的k-邻近所包含的约束极值点的密度,计算出点之间的简化距离阈值并对点云进行删减。实例表明,本文算法的简化结果既较好地保留了形状特征,同时使点的分布以点云密集的强制保留区为中心,在向附近扩散的过程中逐渐变稀,避免简化后点云的局部过密或局部过稀的情况。 提出了一种基于移动最小二乘法的点云数据中非封闭无特征孔洞和非封闭特征孔洞修补算法。该算法用三次B样条曲线修复点云模型边界及特征线,将非封闭无特征孔洞转化为封闭无特征孔洞,非封闭特征孔洞转化为若干个封闭无特征孔洞。然后应用移动最小二乘法建立孔洞区域的隐式曲面方程,在对投影孔洞进行重新采样后,把新生成的点映射到曲面上,使得最终修补的孔洞曲面同其周围曲面保持良好的几何一致性。实例证明该算法具有较好的修补效果,适合对点云中任何部位出现的孔洞进行修补。 提出了一种基于特征的数据分块方法。该方法采用粗略分块与精确分块相结合的
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP391.7

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张弘;兰孝奇;段兵兵;;一种基于边界提取的散乱点云简化方法[J];工程勘察;2011年05期
2 任同群;赵悦含;龚春忠;张丽华;;自由曲面测量的三维散乱点云无约束配准[J];光学精密工程;2013年05期
3 刘焕彬;余正生;;点云管道曲面的重构[J];杭州电子科技大学学报;2011年02期
4 马朝霞;高健;陈新;;修复过程中磨损曲面重构的研究[J];机床与液压;2009年10期
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6 张毅;刘旭敏;隋颖;关永;;基于K-近邻点云去噪算法的研究与改进[J];计算机应用;2009年04期
7 胡怀宇;崔汉国;代星;;基于区域生长法的散乱点云分区方法[J];计算机应用;2009年10期
8 张毅;刘旭敏;关永;;基于密度的离群噪声点检测[J];计算机应用;2010年03期
9 杨斌;范媛媛;王继东;;点云模型的多分辨率简化算法[J];计算机应用;2011年10期
10 万朝燕;兆文忠;曹家琏;刘晓雪;;离散点云凸曲面反求新方法及应用[J];机械设计;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王力;李广云;;三维激光扫描技术在新农村建设中的应用[A];创新发展——河南省第五届学术年会论文选集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 汪洋;基于视觉测量的铁路列车钩舌检测流水线关键技术研究[D];大连海事大学;2011年
3 王宏涛;径向基函数和神经网络技术在逆向工程中的应用研究[D];南京航空航天大学;2006年
4 汪俊;飞机结构件反求建模关键技术研究[D];南京航空航天大学;2007年
5 刘含波;基于散乱点云数据的隐式曲面重建研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
6 高福顺;由点云生成网格曲面算法的研究[D];吉林大学;2010年
7 刘鹏鑫;基于光学扫描和CMM测量数据的模型重建关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 李鹏;加工中心在机复合式检测系统的关键技术研究[D];大连海事大学;2012年
9 聂建辉;自定位实物数字化技术研究[D];大连海事大学;2012年
10 赵学进;面向增材制造的模型重建方法与成型工艺研究[D];山东大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 熊芳;离散曲面高斯曲率估算算法研究[D];湖南工业大学;2010年
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3 王海峰;深度图像配准技术的研究及在古遗址数字化展示中的应用[D];西北大学;2011年
4 李海滨;工程机械复杂零件加工刀具路径规划的研究[D];吉林大学;2011年
5 刘焕彬;点云管道曲面重构[D];杭州电子科技大学;2011年
6 严稳梅;虚拟现实网格动态重建算法研究[D];华中科技大学;2010年
7 项勃;点云模型局部细节提取与融合技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
8 马长胜;逆向工程中数据分块技术的研究与实现[D];苏州大学;2007年
9 顾园园;散乱点云孔洞修补技术的研究与实现[D];苏州大学;2008年
10 聂建辉;大规模散乱点云数据后处理技术研究[D];大连海事大学;2009年
【参考文献】
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【共引文献】
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4 陈素根;苏本跃;汪志华;;拟Hermite曲线/曲面及其应用[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2011年03期
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9 杨斌;商书元;;基于移动最小二乘的数据拼接ICP算法[J];北京服装学院学报(自然科学版);2012年01期
10 毛炳祥,陈一如,李萍,张世英,齐全跃;反求工程中的若干问题[J];兵工学报;1997年04期
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5 金向阳;;基于移动最小二乘法的人工关节三维曲面拟合研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 宋绍民;张振飞;王耀南;;传感器数据的精确重构方法及其性能研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 李文斌;徐新平;;基于曲线的正切运动C轴的控制算法研究[A];第四届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2008年
8 黄承亮;吴侃;刘虎;;基于三维TIN的格网化点云数据特征提取[A];数字测绘与GIS技术应用研讨交流会论文集[C];2008年
9 李明峰;陈春晖;谈俊忠;;基于VC++的移动曲面拟合等高线生成算法研究[A];第四届海峡两岸GIS发展研讨会暨中国GIS协会第十届年会论文集[C];2006年
10 周久兵;周来水;刘胜兰;;一种高效的三角网格平面孔洞修补算法[A];2005年机械电子学学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨长强;激光扫描仪检校及车载激光点云的分类与矢量化研究[D];山东科技大学;2010年
2 吴德烽;计算智能在三维表面扫描机器人系统中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
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4 范剑英;结构光深度图像获取和处理与三维重建研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 孟凡文;面向光栅投影的点云预处理与曲面重构技术研究[D];南昌大学;2010年
6 蔡华辉;螺线和正交多项式在CAGD中的应用[D];浙江大学;2009年
7 李晋江;海量数据点三维重构中一类关键问题研究[D];山东大学;2010年
8 边柯柯;反求工程中复杂自由曲面协调设计及拓扑还原技术研究[D];浙江大学;2010年
9 卢科青;逆向工程中多传感器集成的自由曲面数字化测量及其数据预处理方法研究[D];浙江大学;2010年
10 耿玉磊;基于系列模板耦合的三维服装款式创意设计方法研究[D];浙江大学;2010年
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1 李新;逆向工程模型重构及工程应用若干问题的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 白廷义;基于激光扫描数据的隧道曲面重建技术研究[D];山东科技大学;2010年
3 孙静;基于双目立体视觉的多相机三维重建技术实现[D];山东科技大学;2010年
4 李平;基于逆向工程的液压元件设计、检测方法的应用研究[D];山东科技大学;2010年
5 木觉敏;压力舒适无缝内衣尺寸规格的研究[D];浙江理工大学;2010年
6 李静芳;参数曲线曲面在服装CAD中的造型研究[D];浙江理工大学;2010年
7 胡宇龙;自由节曲线非圆齿轮引纬机构运动学反求设计与试验[D];浙江理工大学;2010年
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【同被引文献】
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1 吴培德,苑双军;影响铁路行车安全因素的分析[J];北方交通大学学报;1995年S1期
2 贺俊吉,张广军;结构光三维视觉检测中光条图像处理方法研究[J];北京航空航天大学学报;2003年07期
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10 林娜;马孜;胡英;赵骥;;基于机器人系统的线结构光视觉传感器标定新方法[J];传感器与微系统;2007年09期
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1 曹斌;鲍峰;;一种隧道轴线偏差的快速计算方法[A];第八届全国工程地质大会论文集[C];2008年
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1 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
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3 关丛荣;条纹分隔颜色格雷码结构光三维测量技术研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
4 程文涛;关节式坐标测量机标定技术研究[D];合肥工业大学;2011年
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8 朱嘉;基于视觉与触觉集成传感的多坐标组合测量系统的研究[D];天津大学;2010年
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10 单红梅;基于立体视觉汽车轴距左右差检测系统研究[D];吉林大学;2011年
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1 李新;逆向工程模型重构及工程应用若干问题的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 邢坤;海量激光扫描测量数据的处理[D];解放军信息工程大学;2009年
3 王定祥;数控加工CCD检测关键技术的研究[D];兰州理工大学;2011年
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6 田宏;点云曲面孔洞的修补[D];郑州大学;2011年
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8 原玉磊;三维激光扫描应用技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
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10 姜斌;基于加工特征的零件设计方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
【二级引证文献】
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1 王继群;郭勇;董哲;董立立;;基于无动力排风扇的叶片曲面重构分析[J];北京工业职业技术学院学报;2011年01期
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4 李永强;吴立新;刘会云;张健雄;刘昌华;;陡坡密集点云双重滤波方法研究[J];地理与地理信息科学;2011年01期
5 张弘;兰孝奇;段兵兵;;一种基于边界提取的散乱点云简化方法[J];工程勘察;2011年05期
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7 王春香;孟凡娟;;具有复杂内腔和外形的斗齿快速逆向设计[J];工程设计学报;2012年06期
8 贺磊;郑卫峰;王力;;手持式激光扫描仪瞬时位置姿态的一种反求方法[J];测绘通报;2012年S1期
9 陈铮;黄桂平;冯欣;范亚兵;;三相机结构光摄影测量中人工标志同名像点自动匹配方法[J];测绘工程;2013年01期
10 刘信伟;靖常峰;罗德利;杜明义;蔡国印;;一种提高三维点云特征点提取精度的方法探讨[J];城市勘测;2013年01期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 侯东兴;李宗春;王力;;基于球形靶标的点云拼接精度测试[A];全国工程测量2012技术研讨交流会论文集[C];2012年
2 贺磊;郑卫峰;王力;;手持式激光扫描仪瞬时位置姿态的一种反求方法[A];第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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3 刘新儒;带边界约束的网格和曲面生成理论与方法研究[D];中南大学;2011年
4 刘启海;高温构件三维尺寸红外视觉测量的理论和实验研究[D];天津大学;2011年
5 汪洋;基于视觉测量的铁路列车钩舌检测流水线关键技术研究[D];大连海事大学;2011年
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7 李鹏;加工中心在机复合式检测系统的关键技术研究[D];大连海事大学;2012年
8 聂建辉;自定位实物数字化技术研究[D];大连海事大学;2012年
9 崔立成;基于多断面信息的城市道路网交通流预测方法研究[D];大连海事大学;2012年
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1 何朝明;离散点云处理的关键技术研究[D];西南交通大学;2007年
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3 尹丹;散乱点云的简化与变形研究[D];湖南师范大学;2008年
4 杨磊;直接加工中用分形理论构建三角形网格面片的研究[D];江南大学;2008年
5 朱昌志;基于散乱点云切片数据的三角网格模型重建与优化算法研究[D];山东理工大学;2009年
6 惠相君;反求工程中复杂零件的CAD建模关键技术研究[D];兰州理工大学;2007年
7 范敏;基于点云的数控刀轨数据生成方法的研究[D];江西理工大学;2010年
8 张海乐;复杂环境理解中地形分类方法的研究与分析[D];南京理工大学;2008年
9 伍军;散乱点云表面重建技术的研究与开发[D];上海交通大学;2008年
10 黄淼;散乱点云的网格重构算法研究[D];河南科技大学;2008年
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