收藏本站
《华中科技大学》 2005年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

三维扫描仪与逆向工程关键技术研究

胡寅  
【摘要】:随着计算机技术的发展,工业生产、影视制作、服装设计、医疗诊断和军事训练等领域提出了一个越来越迫切的要求:快速获取物体的三维模型。三维扫描仪就是一种能够直接得到物体的原始三维信息的计算机输入设备。这种从实物样件获取产品数学模型的技术,称之为逆向工程。我们研制的三维扫描仪系列产品集光学、机械、电子、自动控制、数据采集、图像处理等诸多领域的知识为一体,是具有重大应用价值的高科技产品。 本文在国家自然科学基金(69775022)和“863”高技术研究发展计划(863-306-ZT04-06-3)的资助下,对三维扫描仪系统进行了理论研究和技术实现,重点研究了三维信息获取和逆向工程中的几个关键技术:系统定标、数据修补、点云压缩、三维重建、网格简化等。 本文首先系统总结了现有三维信息获取技术,简要介绍了常见的几种三维扫描仪产品和今后的发展趋势,提出了三维数字化基本流程和关键技术。 三维扫描仪按照信息获取方式的不同可分为接触式和非接触式两大类。接触式使用测头直接触碰物体表面,根据测量装置的空间几何结构得到测头的坐标; 非接触式主要基于计算机视觉原理,从摄像机拍摄的图像中获取目标的三维信息。考虑到不同的应用场合,我们分别研制了接触式多关节机械臂三维扫描仪(3DLCS-400)和非接触式结构光彩色三维扫描仪(3DLCS-200)。本文简要介绍了这两种三维扫描仪的系统原理、系统构成以及工作流程。 系统结构参数偏差会导致坐标测量误差,为提高测量精度,对三维扫描仪进行定标,以获得尽可能准确的实际结构参数是非常必要的。本文针对非线性系统的多参数定标问题,结合最小二乘法和遗传算法各自优点,提出了一种收敛速度快,又有较高精度的混合智能算法。首先通过改进的最小二乘法计算得到问题的次优解,以此作为遗传算法的基因中心值,并将基因范围动态缩小进行进化计算,从而获得最优解。该算法解决了传统方法遇到奇异阵无法求逆的困难,克服了一般遗传算法效率太低的缺点,大大提高了定标的速度和精度。 在三维扫描仪对物体扫描过程中,由于各种因素的限制,可能导致物体某些
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP334.22

手机知网App
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王磊;基于旋转对称三角测量视觉传感器的高分辨率三维信息获取技术研究[D];合肥工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 臧克;地面激光雷达应用处理关键技术研究[D];首都师范大学;2007年
2 尹丹;古建筑三维重建中的深度图像配准技术研究与应用[D];西北大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 叶东,黄庆成,车仁生;多关节坐标测量机的误差模型[J];光学精密工程;1999年02期
2 邹璇,李德华;多关节机械臂的坐标模型和参数标定[J];光学精密工程;2001年03期
3 焦李成;进化计算与进化神经网络──计算智能的新方向[J];电子科技;1995年01期
4 周昆,潘志庚,石教英;基于三角形折叠的网格简化算法[J];计算机学报;1998年06期
5 马小虎,潘志庚,石教英;基于三角形移去准则的多面体模型简化方法[J];计算机学报;1998年06期
6 周昆,潘志庚,石教英;多细节层次模型间的平滑过渡[J];计算机辅助设计与图形学学报;2000年06期
7 刘影,杭九全,万耀青;反求工程与现代设计[J];机械设计;1998年12期
8 王先逵;制造技术的历史回顾与面临的机遇和挑战[J];机械工程学报;2002年08期
9 田晓东,史桂蓉,阮雪榆;复杂曲面实物的逆向工程及其关键技术[J];机械设计与制造工程;2000年04期
10 陶志良,潘志庚,石教英;支持快速恢复的可逆递进网格及其生成方法[J];软件学报;1999年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高志明,关岩,于洪梅,吴秀红,李井会;人工神经网络在化学中的应用进展[J];鞍山钢铁学院学报;2000年03期
2 刘军,兰家隆,王兆明;应用神经网络解决连线总长最短的门阵列布局算法[J];半导体学报;1992年08期
3 刘淑东;管群;;基于遗传算法的炮兵火力分配策略[J];兵工自动化;2005年05期
4 卢康宁;陈卓;陈志文;;虚拟装备仿真训练系统的研制[J];兵工自动化;2007年04期
5 张俊霞;三维地形可视化及其实时显示方法概论[J];北京测绘;2001年02期
6 韩景芸,褚国民,李彦生,费仁元,吕培军,王勇,叶少友;逆向工程在义齿修复中的应用[J];北京工业大学学报;2002年04期
7 成基华,范玉青;基于体积准则的网格模型简化方法[J];北京航空航天大学学报;2000年04期
8 邢明海,王渝,陈祥光;基于DHNN的油田产量递减曲线模型的识别[J];北京理工大学学报;2005年09期
9 王仪明;赵吉斌;郭宁军;;我国新型印刷机开发存在的问题及对策[J];北京印刷学院学报;2005年04期
10 姜楠;产品的逆向设计法研究[J];包装工程;2002年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张帆;贺怀清;杨国庆;;几种基于三角形折叠网格化简算法的比较[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
2 吴章华;王莹;高学东;;具有自适应功能的企业资信分析神经网络系统[A];中国运筹学会第六届学术交流会论文集(上卷)[C];2000年
3 黄明智;马邕文;万金泉;黄明护;;基于人工神经网络的污水处理应用性研究的探讨[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集(中卷)[C];2006年
4 赵韩;陈科;;基于神经网络的齿轮传动链传动比的优化设计研究[A];第十一届全国机构学年会暨首届青年机构学研讨会论文集[C];1998年
5 冯春;谢进;李柏林;陈永;;混沌优化算法的研究[A];第十四届全国机构学学术研讨会暨第二届海峡两岸机构学学术交流会论文集[C];2004年
6 杨安祺;殷耀文;;秦郑国渠数字文化遗产再现技术[A];第二届和谐人机环境联合学术会议(HHME2006)——第2届中国人机交互学术会议(CHCI'06)论文集[C];2006年
7 叶武;林成德;刘震宇;;基于神经网络的客户信用评价系统[A];新经济环境下的会计与财务问题研讨会论文集[C];2002年
8 耿兆丰;吴永敢;;基于神经网络算法的路经规划[A];1992年中国控制与决策学术年会论文集[C];1992年
9 黄小原;;应用神经网络的房地产投资模型和决策[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年
10 吕庆喆;盛昭瀚;徐南荣;;离散多准则决策问题的BP神经网络算法[A];1994中国控制与决策学术年会论文集[C];1994年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘慷;超临界二氧化碳二元体系临界性质的理论研究[D];北京化工大学;2002年
2 左小清;面向交通网络的三维GIS数据模型与可视化[D];武汉大学;2004年
3 杨铁牛;面向逆工程的原始设计参数还原的研究与实践[D];西安交通大学;2000年
4 郑波;基于产品协同工作平台的模具报价系统研究[D];山东大学;2005年
5 赵庆志;基于可重构理论的慢走丝线切割机床控制系统研究与设计[D];南京航空航天大学;2005年
6 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
7 吴敏;基于约束和特征的结构类零件实体模型重建关键技术研究[D];南京航空航天大学;2005年
8 单鸿波;基于功能流的机械产品设计过程研究[D];华中科技大学;2004年
9 赵天绪;集成电路缺陷分布模型和容错技术研究[D];西安电子科技大学;1999年
10 李涛;实时容错嵌入式小卫星操作系统设计的研究[D];中国科学院上海冶金研究所;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡绍永;基于LOD技术的空间数据多尺度表达[D];武汉大学;2004年
2 杨新文;三维地形生成及简化技术研究[D];武汉大学;2004年
3 秦大辉;结构光三维测量系统关键技术的研究[D];华中科技大学;2005年
4 廖鸿文;基于Crust图的散乱数据点集的曲面网格重建的算法研究[D];湖南大学;2005年
5 夏林;基于UG环境下的NC代码反求[D];南昌大学;2007年
6 周建强;反求技术在模具设计与制造中的应用研究[D];浙江工业大学;2005年
7 王海霞;RE中基于流形网格的四边形区域划分方法研究[D];大连理工大学;2005年
8 刘志明;基于曲面重构技术的塑料异型材挤出模具制造技术研究[D];大连理工大学;2005年
9 刘洋;基于设计仓库的产品敏捷设计技术及应用[D];大连理工大学;2005年
10 黄劲;三坐标虚拟测量及重构技术的研究[D];武汉理工大学;2005年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张力宁,刘元朋,张定华;利用模糊神经网络实现逆向工程中的区域分割[J];计算机工程与应用;2004年31期
2 刘雪梅;张树生;洪歧;黄绍林;;逆向工程中基于模糊聚类的点云数据分区[J];机械科学与技术;2007年04期
3 柯映林,范树迁;基于点云的边界特征直接提取技术[J];机械工程学报;2004年09期
4 陈付幸,王润生;基于预检验的快速随机抽样一致性算法[J];软件学报;2005年08期
5 张力,张祖勋,张剑清;Wallis滤波在影像匹配中的应用[J];武汉测绘科技大学学报;1999年01期
6 胡少兴;查红彬;张爱武;;大型古文物真三维数字化方法[J];系统仿真学报;2006年04期
7 张瑞乾;逆向工程中对测量数据进行重定位的研究[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);2004年01期
8 孙肖霞;孙殿柱;李延瑞;范志先;;反求工程中测量数据的精简算法[J];机械设计与制造;2006年08期
9 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
10 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
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 周学成;罗锡文;严小龙;;基于阈值分析与区域生长相结合的根系CT序列图像分割算法[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第三分册[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 唐亮;城市航空影像关键地物提取技术研究[D];西安电子科技大学;2004年
2 李治江;彩色影像色调重建的理论与实践[D];武汉大学;2005年
3 蔡润彬;地面激光扫描数据后处理若干关键技术研究[D];同济大学;2008年
4 黄桂平;数字近景工业摄影测量关键技术研究与应用[D];天津大学;2005年
5 陶立;彩色三维激光扫描测量系统关键技术的研究[D];天津大学;2005年
6 周维虎;大尺寸空间坐标测量系统精度理论若干问题的研究[D];合肥工业大学;2000年
7 秦绪佳;医学图象三维重建及可视化技术研究[D];大连理工大学;2001年
8 赵焕东;相位测量轮廓术的理论研究及应用[D];浙江大学;2001年
9 李剑;基于激光测量的自由曲面数字制造基础技术研究[D];浙江大学;2002年
10 陆艳青;海量地形数据实时绘制的技术研究[D];浙江大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 潘俊;立体正射影像无缝镶嵌技术研究[D];武汉大学;2005年
2 罗良峰;离散三角网格上的法向量和曲率估计[D];大连理工大学;2007年
3 李海滨;基于影像序列的三维重建的研究与实践[D];解放军信息工程大学;2007年
4 谷凌雁;应用数字图像处理技术获取根构型参数[D];昆明理工大学;2006年
5 韦林彬;多分辨深度图像重建算法与软件实现[D];天津大学;2006年
6 惠增宏;激光三维扫描、重建技术及其在工程中的应用[D];西北工业大学;2002年
7 孙劲飞;利用二维轮廓线重构双峰值三维形体[D];中国海洋大学;2003年
8 李东泽;反求工程曲面重构技术研究[D];大连理工大学;2003年
9 刘波;轨道交通车辆座椅的静强度和疲劳强度分析[D];吉林大学;2004年
10 付奇;基于有限元方法的汽车座椅静强度和结构优化[D];吉林大学;2004年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陈果;集成视觉的增强光学测距系统DSP软件实现[D];合肥工业大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 颜永年,崔福斋,张人佶,胡蕴玉;人工骨的快速成形制造[J];材料导报;2000年02期
2 罗飞路,陈棣湘,张玘,周继伟;自由曲面的立体视觉测量与加工—体化研究[J];国防科技大学学报;1995年02期
3 付中正,叶东,张之江,车仁生;新型关节式三坐标测量机的研究[J];工具技术;1997年01期
4 叶东,黄庆成,车仁生;多关节坐标测量机的误差模型[J];光学精密工程;1999年02期
5 柯映林,周儒荣;实现3D离散点优化三角划分的三维算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;1994年04期
6 周昆,潘志庚,石教英;基于三角形折叠的网格简化算法[J];计算机学报;1998年06期
7 种永民,杨海成;实物测量造型技术中的数据分块方法[J];机械科学与技术;1996年06期
8 高振艳,钟约先,由志福,曹起骧;投影栅相位检测法中的多幅图象拼接处理技术[J];清华大学学报(自然科学版);1998年02期
9 陶志良,潘志庚,石教英;基于能量评估的网格简化算法及其应用[J];软件学报;1997年12期
10 李江雄,柯映林,程耀东;基于实物的复杂曲面产品反求工程中的CAD建模技术[J];中国机械工程;1999年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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
2 史尧臣;张学忱;侯跃谦;唐武生;;减速器盖逆向造型与三维数字化检测[J];长春大学学报;2010年12期
3 Tamas Varady;田启华;;几何造型的逆向工程[J];水电科技进展;1999年01期
4 赵勇,刘丽华,浦昭邦,李鹏生;一种新型光纤传感器在逆向工程中的应用[J];仪器仪表学报;2001年05期
5 廖勇;逆向工程在模具制造中的应用[J];广西机械;2003年01期
6 马军,宋林林,邢渊;逆向工程中一种新的三维测量技术[J];模具技术;2003年02期
7 叶晓平;激光扫描技术在逆向工程中的应用[J];制造技术与机床;2004年02期
8 陈莉萍;利用UML的面向对象软件工程建模[J];渭南师范学院学报;2004年S1期
9 秦大辉,王从军,黄树槐;基于机器视觉三维激光线扫描系统的组成及应用[J];中国铸造装备与技术;2005年03期
10 平雪良;周来水;刘胜兰;;一种保持特征的三角网格光顺方法[J];计算机工程与应用;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 臧加伦;;逆向工程概述及其在柴油机零件上的应用[A];2010年中国铸造活动周论文集[C];2010年
2 李世武;佟金;张书军;陈秉聪;;基于逆向工程的牛蹄三维几何模型曲面重构[A];中国农业机械学会成立40周年庆典暨2003年学术年会论文集[C];2003年
3 张萍;;逆向工程中基于聚类的点云数据精简[A];2010年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2010年
4 尚广庆;孙春华;;基于逆向工程和生物力学特性的辅助医疗护具的开发[A];苏州市自然科学优秀学术论文汇编(2008-2009)[C];2010年
5 黄希;侯丽雅;章维一;;面向快速成型的逆向工程简介[A];江苏省机械工程学会第六次会员代表大会论文集[C];2002年
6 吕杨;李超;;逆向工程之软件破解与注册机编写[A];全国计算机安全学术交流会论文集·第二十五卷[C];2010年
7 金涛;陈建良;童水光;;集成逆向工程系统及相关技术研究[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
8 吴栋华;;面向快速成型的逆向工程[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
9 袁平;张宇;;内燃机气道模型的反求和快速成型探讨[A];面向21世纪的生产工程——2001年“面向21世纪的生产工程”学术会议暨企业生产工程与产品创新专题研讨会论文集[C];2001年
10 陈绍魁;;逆向工程——技术创新的现代化手段[A];中国电工技术学会第八届学术会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 郑晓春;英制成胎儿观察三维扫描仪[N];科技日报;2001年
2 束搏夏时洪;实现建模技术的3种方法[N];计算机世界;2007年
3 ;子宫中胎儿表情丰富[N];新华每日电讯;2003年
4 赵晓涛;SafeNet发布HASP安全套件[N];网络世界;2009年
5 程文兵;全球第一后的中国汽车该从哪里出发?[N];中国联合商报;2010年
6 本报见习记者  王林;实力传播启动INSIGHTS DNA项目[N];经济观察报;2006年
7 单戈;构筑高端平台 培养现代制造业人才[N];中国财经报;2008年
8 记者 蔡冲春;恒巨铝业蓄势待发[N];长白山日报;2007年
9 王佳;装有压力传感器的球鞋[N];中国经营报;2008年
10 山东 realrocking;怪物的秘密——来自《哈利·波特与密室》[N];电脑报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡寅;三维扫描仪与逆向工程关键技术研究[D];华中科技大学;2005年
2 徐胜勇;植物形态构型三维扫描仪关键技术研究[D];华中科技大学;2012年
3 付文宇;基于逆向工程的动脉瘤及支架的数值模拟研究[D];北京工业大学;2010年
4 王晓波;冠、桥及全口钛基托的激光立体成形制备研究[D];第四军医大学;2005年
5 马铁利;汽车车身光顺曲面模型创建与评价方法研究[D];吉林大学;2004年
6 严庆光;面向多点成形的逆向工程关键技术及应用研究[D];吉林大学;2005年
7 吴世雄;逆向工程中多传感器集成的智能化测量研究[D];浙江大学;2005年
8 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
9 朱晓冬;数字博物馆关键技术研究[D];西北大学;2004年
10 应洪亮;膝关节软骨组织工程支架模型定制化设计与快速制造[D];吉林大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李红;基于逆向工程的拖拉机造型方法研究[D];河南科技大学;2011年
2 杜佶;径向基函数在逆向工程中的应用研究[D];南京航空航天大学;2005年
3 黎波;面向再设计的逆向工程CAD建模技术研究[D];广东工业大学;2011年
4 张俊杰;逆向工程中连续扫描测头的迭代数字化策略[D];天津大学;2004年
5 田稷;逆向工程CAD软件基本构架的研究与开发[D];新疆大学;2004年
6 钱锦锋;逆向工程中的点云处理[D];浙江大学;2005年
7 李文锦;Java程序中设计模式的抽取方法[D];吉林大学;2005年
8 薛斌杰;逆向工程中的数据处理研究[D];国防科学技术大学;2004年
9 刘俊;逆向工程中点云修补与曲面反求的研究[D];华中科技大学;2007年
10 霍龙;基于视觉的复杂曲面几何形状三维测量技术研究[D];沈阳工业大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026