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点云图像交互式曲线骨架提取技术及其应用

段红娟  
【摘要】:曲线骨架广泛地用于图像、三维模型和点云的几何分析和处理。它能表示模型的拓扑结构,同时也是关键形体特征的抽象表示。曲线骨架的拓扑结构简单,控制方便,因此它作为表示三维模型的一种“紧凑”表示,在模型表面重建、三维动画、三维模型检索和匹配、医学影像和测绘学等领域内有着广泛的应用。曲线骨架提取技术,在国内和国际上得到众多科研机构和学者的重视,相关算法不断出现,而且正在不断完善和创新。但由于点云数据获取技术的局限性,点云中存在大量的噪声外点和空洞等。因此从点云中提取正确的曲线骨架依然需要进一步的研究和探讨。本文基于曲线骨架的特性,搭建了一个半自动地交互式骨架提取实验平台。该框架以Visual Studio 2010为开发环境,Qt为用户界面,很大程度上提高了开发效率。文中阐述了基于旋转对称轴的骨架提取算法的思路和优势,系统地分析了本文开发的交互式点云模型骨架提取实验平台的结构与特点,并详细分析了骨架结点位置提取、骨架连接关系提取、骨架编辑等各个功能模块在实验平台中的具体实现。随后,以有大量数据缺失的点云为例,验证了这种方法的可行性。并介绍了曲线骨架在点云补全和表面重建中的应用。本文最后对实验平台的开发工作进行了总结,并阐述了后续研究工作的方向:对该交互式实验平台进行功能上的进一步扩充和完善。


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