收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

面向光栅投影的点云预处理与曲面重构技术研究

孟凡文  
【摘要】:面向光栅投影的点云预处理与曲面重构是以光栅扫描作为测量手段,以实物、样件等作为研究对象,对三维数据采集、点云数据预处理、曲面重构、快速制造等内容进行研究。该研究是实现产品快速开发和制造的重要技术之一,在汽车、摩托车、飞机、家电、模具、工艺品、服装与医学领域的原型与创新设计方面具有广阔的应用前景。 研究了光栅投影位相测量的相关理论。分析了光栅投影三维测量的相位调制原理,建立了物体高度与光栅相位之间的对应关系。比较了一维傅里叶变换和二维傅里叶变换相位解调效果,结果表明二维傅里叶变换能更精确反映物体表面任何方向上的变化。分析了相移法相位解调的原理,采用四步相移法求解光栅相位,并建立了变形光栅相位的求解公式。研究了包裹相位产生的原因以及对三维面型测量的影响,采用最小差分算法进行相位去包裹处理,实现了真实相值相位连续。 研究了点云数据预处理中的点云配准与精简技术。在点云手动拼接中,提出了继承与优化算法,经过迭代25次可获取配准所需的旋转矩阵和平移向量,实现了无序点云拼接,拼接误差为0.10mm,相比最邻近点迭代算法,具有拼接偏差小和迭代次数少等优点。在点云数据自动拼接中,通过Gauss-Markoff模型减小曲面间的欧氏距离平方和,采用最小二乘原理对重叠区域进行匹配,实现了无需标志点的点云自动拼接。在点云精简技术中,根据物体形貌及点云曲率采用不同的网格尺寸,并通过中值滤波删减冗余点云数据,既能继承均匀网格法速度快且有效的优点,又能保留物体细节信息。 研究了无序点云三角剖分、四边域剖分和NURBS曲面重建。采用基于法矢量夹角最小原则的三角形生长法对空间离散点直接剖分,它首先根据阈值范围规定扩展边的点集,然后寻找构成三角形逆时针排列的第三点,最后用局部优化准则三角网格进行优化。根据三角形质量计算四边形变形因子进行最大权匹配,实现了四边域的划分。通过对物体三维点云进行三角剖分、曲率检测、构造轮廓线、四边域剖分、建立UV参数线和曲面拟合,最终生成NURBS曲面。 研究了曲面-点云误差和曲面光顺特性及其影响因素,提出了提高曲面品质的方法。控制点数目影响最终的曲面重构精度,对于百万点云数量,100个四边域剖分区域,选用60-80个控制点进行曲面拟合比较适宜。分析了曲面阶次、节点数和光顺系数对曲面-点云误差的影响,对于6082个点云数据,采用曲面阶次为4×4,节点数为5×5,光顺系数为0.7000进行拟合时,曲面-点云最大偏差仅为0.0408mm。在满足曲面-点云误差情况下,采用减少冗余控制点以及动态调整控制点空间位置的方法提高曲面光顺性。 研究了人体面部三维数据检测、曲面重建和快速成形加工。通过双光栅三维扫描仪将正弦光栅投射到人体面部,将被面部调制的变形光栅转换成两片分立点云。点云经自动拼接处理后,采用三角剖分和曲面拟合生成三角面片。通过消除孔洞边界杂乱三角形,并对面部孔洞进行填充、消差和平滑处理获得光滑封闭面片。经过四边形网格剖分和曲面拟合等处理,生成面部NURBS曲面。最终将逆向过程生成的STL文件导入到快速成形设备加工人体面部曲面,实现逆向工程整个流程。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 潘伟,赵毅,阮雪榆;反向工程中测量点云配准的新方法[J];模具技术;2003年04期
2 王磊,邢渊;反向工程中数据点云的拼合[J];模具技术;2004年01期
3 张学昌,李继光;基于CAD模型引导的复杂曲面与测量点云配准[J];郑州轻工业学院学报(自然科学版);2005年02期
4 王彦英,高慧勤,王兴茹;用SFS法进行三维表面重建的分析和实现[J];辽宁工程技术大学学报;2005年01期
5 张艳丽,李晓星,杨兴,周贤宾;小型零件测量的旋转拼接[J];航天制造技术;2005年01期
6 张永库;訾玲玲;;基于Surfels表示的点模型的布尔运算[J];辽宁工程技术大学学报;2007年06期
7 胡世杰;;逆向工程技术在汽车工业模具设计中的应用[J];工具技术;2011年05期
8 周士侃,娄臻亮,舒世湘;基于Atos&Tritop的点云采集方法[J];模具技术;2004年02期
9 陈罡,吴菁,马子余;反求工程在汽车覆盖件模具设计中的应用研究[J];机械研究与应用;2004年01期
10 黄诚驹,齐荣;基于ATOS测量系统原型曲面快速数字测量及处理[J];机电产品开发与创新;2004年05期
11 夏永华;方源敏;孙宏生;瓦学坤;陈杰;顾德茂;;三维激光探测技术在采空区测量中的应用与实践[J];金属矿山;2009年02期
12 韩江;王晶;许磊;夏链;;基于反求技术的零件快速设计及数控加工[J];现代制造工程;2005年S1期
13 李响;张海敏;徐人平;张学东;;逆向工程在工业设计中的应用[J];轻工机械;2010年01期
14 陈福兴,张秋菊;叶片型面误差分析改进[J];汽轮机技术;2005年04期
15 高东强;杜诗亮;胡林;;逆向软件的编制[J];陕西科技大学学报;2007年06期
16 洪军,丁玉成,曹亮,武殿梁;逆向工程中的测量数据精简技术研究[J];西安交通大学学报;2004年07期
17 姚吉利;刘科利;张磊;刘守忠;;基于3D激光扫描的金属矿测量方法研究[J];金属矿山;2011年07期
18 周赫赫,单忠德,梁剑江,颜永年;基于反求工程和快速原型的零件/模具制造技术[J];铸造技术;2001年04期
19 马丽霞,李建;Surfacer在模具CAD/CAM反求造型中的应用研究[J];塑性工程学报;2005年01期
20 龚志远;基于测量“点云”的模具反求设计[J];电加工与模具;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张舒;谢艾伶;白志辉;王响雷;;三维激光扫描点云粗差剔除方法研究[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
2 李凯;张爱武;;基于激光点云的粮仓储粮数量测量方法[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
3 江倩殷;刘忠途;李熙莹;;一种有效的点云精简算法[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
4 李文涛;韦群;杨海龙;;基于图像的点云生成和预处理[A];2011年全国通信安全学术会议论文集[C];2011年
5 陈伟;曹春香;张颢;徐敏;何祺胜;高孟绪;赵坚;郑盛;田蓉;;基于地基LiDAR的毛乌素沙地灌木高度提取[A];遥感定量反演算法研讨会摘要集[C];2010年
6 吴永华;胡以华;顾有林;王恩宏;;激光点云分类算法的探讨与展望[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
7 朱晓强;李琳;余烨;刘晓平;;基于LiDAR点云的城市地面提取[A];全国第20届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2009)暨全国第1届安全关键技术与应用学术会议论文集(下册)[C];2009年
8 赵福生;胡静波;;基于距离-梯度的LIDAR点云简化算法研究[A];中国测绘学会2010年学术年会论文集[C];2010年
9 牛雪娟;刘景泰;孙雷;;基于小波变换的栅格点云多分辨率分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 陈红全;;用隐式无网格算法求解层流N-S方程[A];计算流体力学研究进展——第十二届全国计算流体力学会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 金龙存;3D点云复杂曲面重构关键算法研究[D];上海大学;2012年
2 李扬彦;基于点云的三维重建与形变事件分析[D];中国科学院深圳先进技术研究院;2013年
3 孟凡文;面向光栅投影的点云预处理与曲面重构技术研究[D];南昌大学;2010年
4 喻亮;基于车载激光扫描数据的地物分类和快速建模技术研究[D];武汉大学;2011年
5 李宝;三维点云的鲁棒处理技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
6 周星;含动边界复杂非定常流动的无网格算法研究[D];南京理工大学;2012年
7 刘峰;基于机载LiDAR数据林木识别与重建[D];中南大学;2012年
8 董保根;机载LiDAR点云与遥感影像融合的地物分类技术研究[D];解放军信息工程大学;2013年
9 左志权;顾及点云类别属性与地形结构特征的机载LiDAR数据滤波方法[D];武汉大学;2011年
10 李峰;机载LiDAR点云的滤波分类研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李兰兰;基于近邻传播聚类的点云简化研究[D];浙江工业大学;2010年
2 熊辉;大型复杂模具的点云预处理技术研究[D];南昌大学;2013年
3 王二柱;基于点云的三维重建系统研究与实现[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 郭扬;基于三维激光测量系统的点云拼接理论与试验研究[D];上海交通大学;2012年
5 马国庆;点云曲线曲面的微分信息估计及其应用[D];中国科学技术大学;2010年
6 李青蒙;激光扫描点云处理技术研究[D];大连海事大学;2013年
7 徐立;基于智能优化的点云重构问题研究[D];济南大学;2013年
8 滕志远;大数据量机载激光点云快速浏览技术研究[D];首都师范大学;2011年
9 叶迎松;基于主动轮廓模型的点云分割技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 吴胜浩;车载激光点云的颜色信息获取与融合处理[D];首都师范大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 商报记者 张绪旺;盘点云计算:概念众多 能力存疑[N];北京商报;2011年
2 本报记者 杨静;私企的天空有点云[N];山西经济日报;2001年
3 VAR记者 张林才 郭宏远 彭敏;点云成金[N];电脑商报;2011年
4 董占锁 蔡贵农;晚霞映红一片天[N];山西日报;2004年
5 本报记者 罗安宇 王丹丹;重点云岩区南明区金阳新区[N];贵阳日报;2007年
6 记者  张亮;微软推出图片虚拟新软件[N];科技日报;2006年
7 秦始皇兵马俑博物馆 赵昆;三维数字建模技术在考古遗址中的应用及前景展望[N];中国文物报;2006年
8 吴江南;超越,乘着科技的春风[N];检察日报;2003年
9 北京建筑工程学院 吴志群 云冈石窟研究院 宁波;三维激光扫描技术在古建保护修复中的应用[N];中国文物报;2009年
10 朱伟一;《公司破产法》难处何在?[N];第一财经日报;2005年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978