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《江南大学》 2010年
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基于几何型的曲面重构研究

倪敏敏  
【摘要】:作为逆向工程中实现数字化仿制和改进的一项重要技术,自由曲面的重构具有非常广阔的应用前景。通常曲面重构都是采用点、线、面的构建模式,或者是基于网格的分块重构,但是这些算法过程复杂并且精度难以保证。由此,本文研究了基于三角网格的几何型的曲面重构理论,它避免了点云的分块、曲线拟合等繁琐环节。 为了提高测量速度,一般采用非接触式测量方法,即利用激光扫描仪进行测量得到实物模型的大量点数据。本文首先对现有测量设备的原理、方法进行了研究,并比较了各种测量手段。采用TDV800激光扫描仪作为测量仪器,测得的典型实物模型点云数据作为本文的研究对象。对采样得到的点数据进行格式转换、数据点集拼合、滤波去噪、坐标变换以及数据精简等点数据的预处理操作,以获得质量可靠、方便操作的散乱点云,并以实物模型进行了演示和验证。 在基于几何型的曲面构建的过程中,本文首先研究了计算几何中基础但很重要的凸包和Delaunay三角化来完成点集的细分。本文提出最值点细分法将点集进行区域分割,找到点集的四个最值点,建立凸包顶点链表结构进行存储,同时最值点构成的多边形将其他点分成内外两个区域,区域内部点都不是凸包顶点。利用最远距离法找到每个外部区域边界点,存入链表结构;不断细分构成的新区域,直到所有细分区域为空集。将凸包顶点链表结构中的点按照逆时针矢量角度法进行排序,依次连接,完成凸包构建,该算法能在判断凸包顶点的同时排除非凸包顶点,大大简化了构建过程。本文提出三角形最小角最大化以及四点共圆的判断准则,逐点扫描进行Delaunay三角网的细分,建立点集之间的三角拓扑连接关系。 在曲面重构过程中,利用几何型的思想进行曲面重构的实现。首先将点集的空间拓扑结构以STL格式进行存储和调用。接着将三角拓扑数据进行单纯形分类,通过计算每个单纯形的最小外接球的半径和球心信息,设计数据结构进行存储,并确定a取值区间。本文设计人机交互的选择方式,用户可以选取不同的调节α球作为构建参数,实现曲面构建,该算法避免了繁琐的曲线计算,加快重构的过程。针对非均匀采样的点集,利用局部比例因子γ来调节全局α球,首先计算采样点到其负极点之间的距离并将其作为每个点处的γ,为避免因采样不均匀而产生的曲面空洞和桥接,将单纯形各个顶点中最小的γ值作为该单纯形的局部比例因子丫进行点集的γ几何型构建。 针对本文的算法研究,结合可视化图形OpenGL应用软件,采用VC++6.0编程软件,对基于几何型进行的曲面重构进行了软件系统的开发和设计。通过实物扫描的点云数据,演示了软件的界面设计以及可操作性,并实现了基于几何型进行曲面重构,最后以斯坦福大学三维数据库中提供的“龙”、“佛陀”、“斯坦福兔子”等点云数据,展示了利用本文的几何型理论进行构建的效果。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.7

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周杰,丁贤荣,汪德爟;平面散点集Delaunay三角剖分的一种高效方法[J];测绘信息与工程;2003年06期
2 王宏杰;曲面重构技术的一点体会[J];四川兵工学报;1999年04期
3 何炳蔚,林志航,杨明顺,陈琨;逆向工程中基于三目视觉自动提取并构造复杂曲面边界技术[J];机器人;2002年01期
4 袁翰;李伟波;陈婷婷;;对构建Delaunay三角网中凸壳算法的研究与改进[J];计算机工程;2007年07期
5 张丽艳,周儒荣,蔡炜斌,周来水;海量测量数据简化技术研究[J];计算机辅助设计与图形学学报;2001年11期
6 邓乾旺,刘小燕,于德介;快速反求工程及其在快速成形制造中的应用[J];机械设计与制造;2000年04期
7 季劲松,单岩,童水光,梁建国;逆向工程中的对称基准快速重建[J];机械设计与制造;2001年04期
8 肖双九,张树生,马利庄,邱泽阳,杨海成;广义相容三角网格及其优化[J];机械科学与技术;2003年02期
9 慈瑞梅,李东波;逆向工程中NURBS曲面重构技术研究[J];南京理工大学学报(自然科学版);2004年04期
10 周立萍,陈平;逆向工程发展现状研究[J];计算机工程与设计;2004年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李奇敏;基于ICT数据的三维实体表面重构[D];华北工学院;2002年
2 聂文儒;分形与真实感地形生成研究[D];吉林大学;2004年
3 聂恒卫;基于激光测量系统的数据测量和数据处理技术研究[D];江南大学;2006年
4 张淑芹;多层次单元整体划分的曲面重构算法研究[D];中国石油大学;2007年
5 郭勤静;逆向工程关键技术研究及误差因素分析[D];昆明理工大学;2008年
6 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
7 陈艳;直接加工中散乱点云拓扑结构建立的研究[D];江南大学;2008年
8 李刚;基于逆向工程的自由曲面重构技术研究[D];山东大学;2009年
9 金鑫;基于小波分析和自适应网格拟合的逆向工程研究[D];江南大学;2009年
10 王正明;基于k-邻域和快速傅立叶的逆向工程研究[D];江南大学;2009年
【共引文献】
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1 俞芙芳,王志鑫;基于三坐标测量的产品自由曲面反求[J];工程塑料应用;2005年05期
2 俞芙芳;王志鑫;;玩具狗头的自由曲面重构[J];工程塑料应用;2006年01期
3 欧中亚;;基于OpenGL的三维建模可视化软件开发[J];信息安全与技术;2011年07期
4 于哲峰;;基于Catia的汽车车身逆向设计方法研究[J];鞍山师范学院学报;2011年02期
5 姚娉,闫卫平,马灵芝,杜立群,郭吉洪;单晶硅各向异性腐蚀的微观动态模拟[J];微纳电子技术;2005年06期
6 陈慧敏;张渭源;顾洪波;;服装面料平整度等级的评定方法及研究趋势[J];北京服装学院学报;2006年03期
7 韩霞;熊红云;孙苏榕;;基于逆向工程的复杂形体造型设计方法的研究[J];北京服装学院学报(自然科学版);2009年03期
8 王格芳;陈国顺;王学明;方兴桥;;基于实物逆向工程技术的装备零件设计方法[J];兵工自动化;2009年04期
9 高颖;黄罗军;许志国;黄建国;;基于OpenGL的某导弹视景仿真技术研究[J];兵工学报;2007年01期
10 潘洋宇;李东波;杨辉;;曲面重构和均匀B样条小波分解研究[J];兵工学报;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 苗量;陈文琳;晏民;彭凤春;;逆向工程关键技术研究及对点云CAD建模的探讨[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 王万龙;;制造业信息化技术中的几项新技术[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
3 张洋;岳东杰;朱邦彦;;基于B样条曲面拟合的文物表面重建方法研究[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 牛雪娟;刘景泰;孙雷;;基于小波变换的栅格点云多分辨率分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 闫龙;;摄影测量点云数据精简研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 刘文庆;孙迈;孟晓梅;;高级虚拟仿真开发类库SimGVS设计与实现[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
7 左龙彦;;Deep Exploration应用中的若干问题的解决[A];第十七届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2008年
8 李佳田;陈军;赵仁亮;;一种支持离散面目标自然邻居查询的空间索引[A];中国测绘学会九届三次理事会暨2007年“信息化测绘论坛”学术年会论文集[C];2007年
9 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
10 石磊;钱继锋;黄勇;谢霞;;BH-CNC数控系统仿真技术的研究与应用[A];2008全国制造业信息化标准化论坛论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 严斌;上颌尖牙埋伏的生物力学分型与个体化诊疗[D];南京医科大学;2010年
2 肖毅;体育赛事背景广告曝光参数虚拟预测研究[D];上海体育学院;2010年
3 莫堃;基于隐式函数的曲面重构方法及其应用[D];华中科技大学;2010年
4 陈海卫;波轮式全自动洗衣机脱水振动与抑制机理的研究[D];江南大学;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 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
8 夏兰芳;自然图形的度量格网研究[D];武汉大学;2009年
9 王超飞;黑斑侧褶蛙和中华大蟾蜍的特征、功能、力学特性及其仿生分析[D];吉林大学;2011年
10 沐光雨;基于时间飞行深度传感器对三维物体的建模应用研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 武炜;煤矿井下火灾事故人员逃生可视化技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 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
3 田会波;海底地形三维可视化[D];山东科技大学;2010年
4 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
5 解斐斐;UAV城市高质量DOM制作方法研究[D];山东科技大学;2010年
6 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
7 石尖锋;数字服装边界提取与编辑研究[D];浙江理工大学;2010年
8 尹宝瑞;基于OpenGL虚拟海洋环境仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 杨雪娇;点云的边界提取及角点检测算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 刘静娜;逆向设计中基于散乱点的模型重构与误差分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 武晓波,王世新,肖春生;Delaunay三角网的生成算法研究[J];测绘学报;1999年01期
2 王宏杰;曲面重构技术的一点体会[J];四川兵工学报;1999年04期
3 刘少华;王新海;;VC环境下最短路径算法的实现[J];地理空间信息;2008年02期
4 张双腾,张太怡;连续断层图象计算机三维重建轮廓点匹配插补算法的研究[J];重庆大学学报(自然科学版);1994年02期
5 孙延奎,朱心雄;曲线分层表示的小波方法[J];工程图学学报;1999年01期
6 黄雪梅,陈吉红,周济;空间三角形网格优化算法[J];工程图学学报;1999年01期
7 孙福辉,席平,唐荣锡;重构曲面的品质分析及优化技术[J];工程图学学报;2000年04期
8 赵罡,穆国旺,闫光荣,朱心雄;均匀B样条曲线曲面的小波表示[J];工程图学学报;2001年01期
9 齐天鹏,金烨,王军杰;基于点云数据的曲面重构方法研究[J];工程图学学报;2001年01期
10 张伟,姜献峰,陈丽能,马亚良;基于神经网络的三角形网格智能重建[J];工程图学学报;2004年01期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 孙玉文;面向快速原型制造的反求工程关键技术研究[D];大连理工大学;2000年
2 鞠华;逆向工程中自由曲面的数据处理与误差补偿研究[D];浙江大学;2003年
3 刘胜兰;逆向工程中自由曲面与规则曲面重建关键技术研究[D];南京航空航天大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 谢斌;逆向工程在汽车覆盖件成形技术上的应用[D];合肥工业大学;2005年
2 肖胜兵;结构光面扫描误差分析系统的设计[D];辽宁工程技术大学;2006年
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1 应陈勇;鞠鲁粤;林成辉;;逆向工程在车身设计中的应用[J];机械与电子;2009年02期
2 陈志杨,李江雄,柯映林;反求工程中的曲面重构技术[J];汽车工程;2000年06期
3 夏荣霞,何杰;CAD/CAM逆向工程在模具开发中的应用[J];计算机辅助工程;2000年03期
4 蔡中义,李明哲;散乱分布数据曲面重构的光顺-有限元方法[J];软件学报;2003年04期
5 张伟,姜献峰,孙毅,马亚良,王秋成;基于ANN-NURBS的散乱数据点自由曲面重构[J];浙江工业大学学报;2003年05期
6 杨贵军,柳钦火,武文波;三维激光扫描曲面重构算法研究[J];仪器仪表学报;2005年11期
7 宗志坚;陶建华;;面向CAD的反求工程[J];机械与电子;2005年12期
8 罗才华;周燕;;基于八叉树模型的三维点云数据预处理研究[J];福建电脑;2008年12期
9 王亚平;朱延海;;口腔医学CAD系统中注重边界控制的曲面重构研究[J];机械工程师;2008年12期
10 李红莉;何柏海;郭恒亚;;逆向工程中曲面重构的应用软件研究[J];科技资讯;2009年01期
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1 马正元;杜丽敏;靳国旺;;基于反求工程的自由曲面建模[A];全国第13届计算机辅助设计与图形学(CAD/CG)学术会议论文集[C];2004年
2 于德敏;王永强;许增朴;呼英俊;;翻领成型器工作曲面的快速测量及重构[A];立体图象技术及其应用研讨会论文集[C];2005年
3 俞芙芳;邢闽芳;;Surfacer在工艺品面板逆向工程中的应用[A];2007年中国机械工程学会年会之第12届全国特种加工学术会议论文集[C];2007年
4 俞芙芳;邢闽芳;;Surfacer在工艺品面板逆向工程中的应用[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年
5 马林;张彩明;;空间类形态学[A];中国图学新进展2007——第一届中国图学大会暨第十届华东六省一市工程图学学术年会论文集[C];2007年
6 杨雪春;;反求工程建模中点云切片技术研究[A];全国先进制造技术高层论坛暨第八届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2009年
7 厉玉蓉;张彩明;董付国;;三角网格上五次齐次代数曲面的重构[A];中国计算机图形学进展2008--第七届中国计算机图形学大会论文集[C];2008年
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9 龚振宇;周树夏;刘彦普;何黎升;赵晋龙;李涤尘;刘亚雄;Sekou S;;基于快速原型技术的颌骨缺损个体化功能性重建[A];第三届全国口腔颌面部创伤暨修复重建学术研讨会论文汇编[C];2003年
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1 李卫国;逆向工程中的曲面重构技术研究及基于Web的应用系统开发[D];南京航空航天大学;2001年
2 莫堃;基于隐式函数的曲面重构方法及其应用[D];华中科技大学;2010年
3 王强;基于医学图像的曲面重构的基础算法研究[D];浙江大学;2001年
4 乌秀春;反求工程中基于图像灰度信息的三维曲面重构研究[D];大连理工大学;2002年
5 赵萍;机器视觉测量方法及曲面重构技术研究[D];沈阳农业大学;2011年
6 李伟涛;三角形网格上曲面重构研究[D];山东大学;2013年
7 郝平;基于图像灰度的自由曲面重构算法研究[D];大连理工大学;2005年
8 陈浪;基于形状特征的自由曲面CAD重构理论及应用研究[D];重庆大学;2002年
9 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
10 唐月红;CAD超曲面重构技术研究及其应用[D];南京航空航天大学;2001年
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1 彭伟;逆向工程中的NURBS曲面重构研究[D];南京理工大学;2004年
2 曾华明;逆向工程中的曲面重构技术研究[D];重庆大学;2004年
3 查雪梅;基于激光360度回转测量和Pro/Scan-Tools的集成逆向工程系统研究[D];四川大学;2003年
4 张亚军;反向工程中曲面重构与简化问题研究[D];大连理工大学;2004年
5 吴廷彬;反向工程中曲面重构与参数化问题研究[D];大连理工大学;2004年
6 傅晓伟;螺旋锥齿轮数值齿面的曲面重构[D];西北工业大学;2004年
7 李东泽;反求工程曲面重构技术研究[D];大连理工大学;2003年
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9 赵杰;涡轮叶片离散数据点曲面重构技术研究[D];西北工业大学;2004年
10 张秀萍;基于点云数据复杂曲面的三维重构[D];新疆大学;2004年
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