三维点云模型交互式参数化算法研究

摘要

近年来，随着三维数据采集设备的日益普及，在数字几何处理、逆向工程、以及虚拟现实等领域中涌现出大量的点云模型，对其进行参数化处理成为数字几何建模领域中的重要问题。在过去很长一段时间里，对于复杂形体表面的三维模型多用网格进行表示，相应地网格参数化方法一直占主导地位; 而伴随着人们对三维模型细节的不懈追求，点云模型的采样点密度的不断增加，使获取的模型数据量急剧增加; 此时，传统的网格参数化方法在应用于现在的大规模模型数据处理时，已难以高效地构建多边形网格; 另一方面，针对大量网格的系统管理和图形绘制也存在技术瓶颈，此时再用网格参数化方法不但费时而且没有必要，如在显示模型时，由于采样点的密度已经很大，绘制出几个三角形网格有可能只占一个像素。在这种情况下，以点集模型取代网格模型，以点取代三角面片作为几何表示和图形绘制的基元就逐渐成为CAD、CG 领域的一个新的趋势。
　　 而且随着计算机处理能力的不断增强，特别是图形加速硬件(如GPU)的应用,跨过点云数据的网格化步骤，直接在点云模型上施行诸如纹理映射、形状编辑、动画控制等操作，成为当前的一个热点问题。 作为上述操作的基础，点云模型的特征提取、无网格参数化、以及分片分割等技术成为目前数字几何处理领域中的重要问题。
　　 对于点云模型的特征提取，国内外已有很多学者提出多种自动化的点云模型曲面特征提取和边界识别算法，尽管这些算法已为模型的自动化处理提供了一定的技术基础，但为了更能体现用户的个性化建模意图，通过交互式选取方法手工地确定模型的特征区域或边界，或在自动化的边界/特征提取结果的基础上进行适当修改,可为用户提供更加自由的模型编辑手段。还可以进一步与现行边界自动生成技术相配合，为点云模型的参数化、特征指定、模型编辑、以及点集分割等提供支持。
　　 本文在对传统三角网格参数化方法进行分析的基础上，采用了以点(而非网格)作为形体的最基本的表示形式，跨过点云模型的网格化步骤，直接在点云上实现交互式特征提取、参数化、重采样等操作。主要论述了点云模型的交互式参数化方法及其应用。该方法为用户提供交互式控制技术，通过用户交互地指定点集模型上的一些特征点，自动生成模型的特征区域边界，并根据所选边界对模型进行分割，最终对分割区域进行参数化处理，进而实现重采样等工作。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1 章 绪论

第2 章 参数化及相关预备知识

第3 章 点云模型边界的交互式选取

第4 章 点云模型交互式参数化

第5 章 总结与展望

参 考 文 献

攻读硕士学位期间参与的项目及发表的学术论文等

致 谢