收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

散乱点云三维表面重建技术研究

张连伟  
【摘要】: 基于图像的三维几何建模是虚拟现实研究领域的一项前沿技术。如何从立体图像生成的点云数据快速生成三维环境模型是基于图像的三维重建研究的重要内容。面向虚拟环境仿真、移动机器人导航等应用,本文的研究目标是实现非规则地形的快速三维重建。在包括国家“863”高技术课题在内的三个项目的支持下,本文首先研究了超曲面演化理论在点模型光顺中的应用,并利用图形处理器(GPU)强大的并行运算能力加速光顺处理,然后建立了点模型的多分辨率表达,最后完成表面的三维重建。本文的研究对基于图像的虚拟环境建模应用具有重要意义。 本文的主要成果和创新点为: 1.提出了特征曲率的概念,作为一种曲面不变几何量,特征曲率能够更准确地描述曲面在一点处的弯曲程度。给出了特征曲率流演化方程,并在此基础上提出了基于特征曲率流的点云光顺算法。实验结果表明,相对于基于平均曲率流的光顺算法,该算法在取得光顺去噪效果的同时,具有更好的特征保持能力。 2.以黎曼几何为理论基础,研究了二维超曲面的演化理论,提出了一种梯度下降流演化方程。将该演化方程应用到点云模型光顺中,实现了基于梯度下降流的点云光顺算法。实验结果表明,该算法在保持模型特征的基础上,可以有效地消除点云模型中的噪声。 3.提出了基于图形处理器的点云模型快速光顺方法。首先提出了基于迹变换的快速光顺参数求解算法;然后通过扩充矩阵对角线存储策略和稀疏矩阵压缩存储方案,分别实现了基于GPU的曲面变分点云快速光顺算法和基于GPU的特征曲率流点云快速光顺算法。实验结果表明,基于GPU的算法显著提高了点云光顺处理的速度。 4.提出了一种基于特征曲率的点云模型多分辨率建模方法。论文首先在K-D树层次空间剖分技术的基础上,提出了以特征曲率作为分割判据的点云模型简化算法。然后,通过一组曲率阈值控制分层多分辨率模型的生成,提出了基于特征曲率的点云模型多分辨率模型建模方法。最后,通过实验验证了该方法的有效性。 5.针对亏格点云模型的表面修复重建问题,首先提出了一种曲面孔洞检测算法;然后,提出了一种基于权重的支持向量机回归模型;最后,提出一种基于分块策略的SVM表面重建方法。该重建方法采用空间分割技术将模型分成规模适中的子集进行分块重建,从而提高重建效率。实验结果表明,利用该方法重建得到的表面模型能够修复原始模型中的孔洞。 通过基于立体视觉三维重构的地形模型的应用实例研究,验证了上述方法的可行性与有效性。本文研究成果对支撑课题的完成作出了贡献。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘晶;林大钧;;散乱点云与重构模型的误差分析[J];东华大学学报(自然科学版);2008年03期
2 周石林,王琪,廖文和;一种基于扫描点的平面散乱点云边界的提取算法[J];计算机工程与应用;2004年09期
3 董洪伟;散乱点云的三角网格重构[J];计算机工程;2005年15期
4 聂建辉;胡英;马孜;;散乱点云离群点的分类识别算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2011年09期
5 梁新合;梁晋;郭成;曹巨名;王永信;;散乱点云的补偿滤波[J];西安交通大学学报;2011年11期
6 段德全;李俊芬;申培萍;;基于粒子群优化算法的散乱点云数据配准[J];广西师范大学学报(自然科学版);2008年03期
7 孙殿柱;朱昌志;李延瑞;;散乱点云边界特征快速提取算法[J];山东大学学报(工学版);2009年01期
8 陈晓霞;陈孝威;;三维重建中散乱点云的聚类筛选与网格重建[J];计算机系统应用;2011年04期
9 刘焕彬;余正生;;点云管道曲面的重构[J];杭州电子科技大学学报;2011年02期
10 刘晶;林大钧;;通过UG二次开发实现产品模型重构[J];工程图学学报;2008年06期
11 徐秀川;花向红;龚子桢;郝旦;;基于球面投影的散乱点云三维建模算法实现与效果分析[J];测绘工程;2011年03期
12 顾泽元;周波;王洋;;基于增量算法的三角剖分算法[J];黑龙江科技学院学报;2007年03期
13 姚运萍;卢允娥;王蕾;;逆向工程中散乱点云的边界线自动提取方法[J];组合机床与自动化加工技术;2008年04期
14 陈新河;;八象限法三角化[J];巢湖学院学报;2008年06期
15 陈新河;;改进的切片法三角化[J];巢湖学院学报;2009年03期
16 黄文明;肖朝霞;温佩芝;吴晓军;;保留边界的点云简化方法[J];计算机应用;2010年02期
17 倪小军;姜晓峰;葛亮;;基于多策略的三角网格面快速重构算法[J];微电子学与计算机;2011年01期
18 胡晓彤;陶森柏;;基于散乱点云的快速体积计算法[J];天津科技大学学报;2011年01期
19 尹丹;曾志军;阳波;;一种基于散乱点云的自适应旋转变形算法[J];计算机与现代化;2009年02期
20 孙殿柱;朱昌志;李延瑞;刘健;;三维散乱点云凸包快速求解算法[J];机械设计与研究;2009年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 何朝明;离散点云处理的关键技术研究[D];西南交通大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵平建;基于三维散乱点云的曲面重构技术研究[D];大连理工大学;2009年
2 顾园园;散乱点云孔洞修补技术的研究与实现[D];苏州大学;2008年
3 尹丹;散乱点云的简化与变形研究[D];湖南师范大学;2008年
4 杨磊;直接加工中用分形理论构建三角形网格面片的研究[D];江南大学;2008年
5 朱昌志;基于散乱点云切片数据的三角网格模型重建与优化算法研究[D];山东理工大学;2009年
6 惠相君;反求工程中复杂零件的CAD建模关键技术研究[D];兰州理工大学;2007年
7 范敏;基于点云的数控刀轨数据生成方法的研究[D];江西理工大学;2010年
8 张海乐;复杂环境理解中地形分类方法的研究与分析[D];南京理工大学;2008年
9 伍军;散乱点云表面重建技术的研究与开发[D];上海交通大学;2008年
10 黄淼;散乱点云的网格重构算法研究[D];河南科技大学;2008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
  • 010-62982499
  • 010-62783978