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基于三维散乱点云的三角网格重构关键技术研究

刘咏梅  
【摘要】:随着计算机技术的不断发展,以及计算机技术在实际应用的扩展,逆向工程已成为很多领域中不可缺少的重要环节。目前逆向工程包含的关键技术主要有:三维点云数据的获取、大规模点云数据的预处理、三维模型重建技术、模型简化技术。而其中三维模型重构技术是关键,是逆向工程重要的组成部分。三维模型重构技术是将输入的三维点云数据通过一定的计算和算法,输出为具有表面信息的三维模型。为了输出能够表示物体的三维模型,需要对点云数据进行曲面重构,根据散乱的点云数据构造出实际物体的曲面模型在计算机中的数字化表示。三角网格由其简单实用的特性得到了广泛的应用。散乱点云的三角剖分算法分为直接法和参数化法。直接法直接在三维空间构建表示点云模型的拓扑几何结构,空间和时间复杂度较高。基于参数化的算法能够在参数域中快速进行三角剖分。针对以上特点,本文深入研究了基于参数化的点云重构算法,并提出了一种快速构建散乱点云三角网格的方法。并且基于参数化的三角剖分算法中的点云分割、无网格参数化、网格拼接和网格优化技术做了深入的研究和实现。本文创新性地提出了一种基于边界特征增长的空洞填补算法,该算法能够鲁棒地对三维网格模型的孔洞进行填补工作,并且填补网格能够较好地保持原始模型的几何特征。本文实现了三维点云数据重构应用与研究平台。该系统平台可以运用于工业、计算机仿真、虚拟现实、游戏开发等领域的三维重构过程,同时也可以作为学者对三维重构相关关键技术进行研究的重要工具。


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