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散乱点云的预处理以及曲面重建技术研究

杨雪梅  
【摘要】:传统的正向工程技术要求开发人员有很多开发经验,随着模型越来越复杂使得开发效率变得越来越低。逆向工程由于它的开发周期短,效率高,成本低等优点使得这项技术受到越来越多的关注。目前,逆向工程技术在航天、汽车、模具以及工艺产品等具有复杂模型的领域逐渐被人们重视起来。虽然逆向工程技术应用的越来越广泛,但是还没有一套方案可以完美的解决逆向工程中的一些重要环节,本文对逆向工程中的关键技术做了研究。首先,针对噪声点云问题结合了 APSS方法的拟合球方法和AABB树方法完成了点云去噪的工作,通过APSS方法求出点集中各点的拟合球面中心和半径,对曲面的包围球进行AABB树分割从而快速的查找出与射线相交的包围球,进而计算出射线与曲面的交点,这些点的点集作为去噪后的点集,通过实验对比验证了本文去噪方法在去噪精度和效率上都相对较高。然后,针对海量点云问题结合Bound Cocone方法的探测边界方法和局部特征尺寸完成了点云简化的工作,通过Bound Cocone方法提取出点集的内部点和边界点,求取k-邻域的Voronoi顶点得到点集P上各个点的负极点,利用这些负极点去逼近曲面的中轴,进而可以估计出曲面的局部特征尺寸f(p),然后以Bound Cocone方法探测出的内部点集中的各点为中心,rf(p)为半径做球,删除中心点以外的各点。通过实验对比验证了本文方法在简化的同时可以很好的保留模型的特征点。最后,针对含有离群点和噪声的点云问题结合RANSAC方法和本文简化方法完成了曲面重建的工作,利用RANSAC方法滤除离群点,然后将经过本文简化方法简化后的剩余点进行球面拟合,最后通过Delaunay细化的方法以曲面三角网格的形式提取重建的曲面,经过实验验证本文方法可以有效的去除离群点和噪声完成曲面重建。


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