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《浙江大学》 2001年
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散乱点集曲面重建的理论、方法及应用研究

李立新  
【摘要】: 曲面重建技术在曲面测量造型与可视化等领域有着广泛的应用背景。作为最具普遍性的曲面重建问题,散乱点集曲面重建无论在理论上还是在实用上都有重要意义。 第一章绪论对解决曲面重建问题的几种相关技术,即三角剖分与拓扑重建技术、网格优化与简化技术、曲面造型与几何重建技术等作了简要回顾。结合曲面重建问题的研究现状,围绕拓扑重建与几何重建这两个关键技术,提出了本文付诸研究并取得进展的若干问题。 第二章将曲面三角剖分与曲面集的邻域特征相联系,讨论了在曲面集上测取一个散乱点集来刻划曲面集的二维流形特征时应该考虑的三个因素:即单张曲面的局部弯曲程度、单张曲面的整体弯曲程度以及不同曲面间的邻近程度。在此基础上,给出了平展的曲面三角剖分、局部分离样本以及全局分离样本的定义。 第三章研究了散乱点集的邻域结构及其经典算法。提出并论证了两种计算散乱点集Delaunay三角剖分的方法,即平面点集Delaunay三角剖分的局部构造算法和空间点集Delaunay三角剖分的健壮算法。提出了二维流形可辨性问题,并指出了散乱点集的邻域结构与二维流形可辨性之间的关系。 第四章提出一种基于二维流形可辨性的散乱数据曲面拓扑重建算法。该算法适用于包括单侧曲面在内的光滑且不自交的任意拓扑曲面集,且重建结果是相对优化的曲面三角形剖分。当所给点集是闭曲面集的局部分离样本或已知采样空洞半径的全局分离样本时,本算法将给出正确的重建结果;当所给点集在某些样点处不满足分离条件时,算法将给出相应的空洞以供参考。本章还给出了从拓扑相容的三角形集合中提取拓扑信息的算法和公式。 第五章针对任意拓扑曲面的几何重建问题,提出了两种新的C-T分割算法:一种采用了三角域上的B-B曲面,另一种采用了矩形域上的Bézier曲面。第一种算法的特点是重建结果不依赖于顶点的处理顺序,不需要进行控制顶点的初估及修正,可使各控制顶点的计算一次完成。第二种算法的创新之处在于它首次在该问题上采用了矩形域上的Bézier曲面,因而可被大多数CAD/CAM软件所直接采用。由于两种算法都是完全局部的,且对多余的自由度进行了合理的分配,因此具有较高的效率,并可构造相对光顺的插值曲面。 第六章讨论了Floater关于四边拓扑曲面的双三次B样条几何重建方法在圆 一 摘 要 浙江大学博士学位论文 一 盘拓扑曲面上的应用,并将其推广到平环与Mbbius带上。指出并证明了Floater 线性方程组的一个重要性质,并在此基础上提出了该方程组的一种专用解法。 该解法在时间和空间上都获得了线性复杂度,其数值稳定性与标度化全选主元 素法相同,从而显著提高了Floater方法的效率。 第七章以皮鞋CAD软件的开发为背景,着重介绍了其中曲面测量造型系统 的主要功能、实现方法与应用实例。同时给出了本文算法在有限元网格自动剖 分中的应用。 第八章对本文的研究工作进行了总结,并对曲面重建领域的发展前景进行 了展望。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TP391.7

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【引证文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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5 窦万峰;并行工程环境下的多域特征映射研究[D];西安电子科技大学;1998年
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1 徐德军;基于GIS与SDM集成技术的基本地形特征识别[D];武汉大学;2004年
2 权毓舒;三维点云数据的预处理研究[D];西北工业大学;2005年
3 杨世东;复杂三维曲面有限元网格生成与CAD/CAE一体化研究[D];大连理工大学;2005年
4 张辉;城市给水管网的平差软件包开发及绘图自动化研究[D];合肥工业大学;2005年
5 肖丹;建筑场景实时漫游和日照仿真[D];浙江大学;2002年
6 蔡海云;三坐标机复杂曲线曲面轮廓度自适应评价方法的研究及软件开发[D];西安理工大学;2000年
7 潘叶青;冲裁模优化排样计算机辅助设计[D];天津轻工业学院;2000年
8 刘艳;基于结构光测量技术的自由曲面反求工程关键技术的研究[D];河北工业大学;2000年
9 龙小武;液压锥阀流场的数值预报及结构优化[D];燕山大学;2000年
10 陈斌;客车车身周围流场数值模拟的空间离散化研究[D];长安大学;2000年
【同被引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 郑化丽;圆柱蜗轮蜗杆加工特性仿真分析[D];机械科学研究院;2005年
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【二级引证文献】
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1 王昌龙 ,黄惟一;气体传感器响应信号的化学反应动力学特征提取[J];测控技术;2004年01期
2 王米娜,杨建华,王晗,戴洪德,杜新虎;最小二乘法在电子鼻动态信息融合中的应用[J];传感技术学报;2005年03期
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2 张覃轶;电子鼻:传感器阵列、系统及应用研究[D];华中科技大学;2005年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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1 苏丰 ,宋继强 ,蔡士杰;工程图矢量化中的尺寸识别与重建[J];计算机研究与发展;2003年02期
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2 肖潇;戈振扬;于英杰;易怀锋;盛庆伟;李立成;;层切压实土壤中绿豆根系的图像处理[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
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1 记者 谢震霖 马美菱;新世纪 外滩文化旅游味更浓[N];文汇报;2000年
2 墨钗;细说平面构成[N];中华读书报;2002年
3 林居;滑盖兄弟[N];计算机世界;2005年
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 李立新;散乱点集曲面重建的理论、方法及应用研究[D];浙江大学;2001年
2 魏征;车载LiDAR点云中建筑物的自动识别与立面几何重建[D];武汉大学;2012年
3 郭彤;基于钹形压电复合驱动的微小管内机器人技术研究[D];浙江大学;2005年
4 纪凤欣;基于断层图象的几何重建理论与技术研究[D];大连理工大学;2002年
5 陈中贵;网格曲面的展开与可展性优化[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 刘博;可辨性父码的新进展[D];华南师范大学;2003年
2 潘永信;基于Pro/E的变形曲面网格优化及几何重建技术研究[D];浙江大学;2003年
3 陈望明;基于图像的表面几何重建[D];广西大学;2008年
4 于存光;散乱数据点集的三角Bézier曲面重构算法研究[D];哈尔滨理工大学;2007年
5 沙海飞;泄洪洞三维紊流数值模拟[D];河海大学;2005年
6 杨成泽;基于图像的三维人体建模技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
7 刘青;三维点云模型优化系统[D];华南理工大学;2011年
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