基于骨线提取算法的点云模型三维场景漫游研究与实现

摘要

三维场景漫游是最有效的三维大场景总体信息概览方法。随着三维扫描技术的不断发展，散乱点云模型的应用也不断扩展，如何快速准确的获得三维点云模型的结构信息，并据此准确有效地进行场景漫游成为三维场景可视化的一个重要研究方向。本文提出了一种基于点云模型一维骨线信息的三维场景漫游实现方法。该方法的第一步是获取点云模型的骨线信息，然后将骨线信息抽象为无向图，接着利用图搜索算法获取漫游路径，最后通过视图变换完成点云模型的场景漫游。
　　点云模型的骨线信息获取是场景漫游实现的核心，在分析了现有骨线提取算法的基本思想与优劣之处后，本文提出一种简单有效的基于邻域搜索的点云模型骨线提取算法。该算法综合利用R-邻域点集与K-邻域点集的特征进行多个中心点位置的迭代更新，接着利用特殊方法选取和连接骨线点，完成整体骨线提取。该算法具有多个可调参数，具有很强的适用性，并且效率较高。接着，本文将骨线信息抽象为加权无向多重图，采用基于深度优先搜索改进的Tremaux搜索方法与Dijkstra算法，很好的解决了点云模型的全局与定点漫游路径规划问题。最后，本文通过给定视景体参数，并依据骨线路径更新视点与视线方向进行视图变换，完成了点云模型的场景漫游。
　　实验结果表明，本文提出的点云模型场景漫游实现方法自动化程度很高，并且具有很高的路径准确性。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 相关工作及研究现状

1.3 文本主要工作及内容安排

2 点云模型骨线的相关提取算法

2.1 点云模型与数据处理

2.2 点云模型核心骨线的定义及相关提取算法

2.3 点云模型核心骨线的性质要求

2.4 本章小结

3 基于邻域搜索的点云模型骨线提取

3.1 算法概述

3.2 点的邻域表示及搜索方法

3.3 局部中心点与规整项

3.4 骨线点的选择与连接

3.5 算法总体流程

3.6 算法参数说明

3.7 本章小结

4 基于骨线信息的场景漫游路径规划

4.1 骨架曲线的图性质

4.2 场景的连通性与全局漫游路径设计

4.3 定点路径规划

4.4 本章小结

5 点云模型三维场景漫游

5.1 三维模型的动态可视化

5.2 系统实现

5.3 实验及结果

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 现存问题

6.3 展望

致谢

参考文献

附录 在攻读硕士期间所取得的成果