散乱点云精简及三角网格重构技术研究

摘要

现代科学技术研究与应用,如计算机图形学、游戏开发、模拟仿真等诸多领域,都在很大程度上引入了逆向工程技术。随着人们对逆向应用需求的不断增加,高效、精确地完成模型重构成为研究热点。论文选取了逆向系统中数据点的简化与三角网格重构这两个方面进行研究,主要内容概括如下:
　　1.论文以离散点云为研究对象,针对现有的拓扑关系构建的相关算法原理及适用范围进行讨论后,提出采用二次空间划分的栅格化策略进行目标点的K邻域点搜索。
　　2.对各种点云精简算法的原理及其特点进行详细论述,针对单一精简算法的欠缺,给出了一种改进的方法。该方法首先通过估算曲面的微分几何量如法矢、曲率,然后根据估算的曲率信息将点云划分为平坦区域和特征区域,在特征区域采取具有“保特性”的法矢精简,在平坦区域则应用效果均匀的最小距离简化。在简化过程中可通过改变阈值来适应不同的精简需求。实验表明在达到一定精简率的要求下能有效保留模型的特征。
　　3.论文对曲面重构过程中的点云三角化技术进行分析,定义一种直接在三维空间进行多约束的区域增长三角化算法。该算法有效解决了以往二维划分处理复杂度高的不足。算法始于种子三角形,在已建立的活边表中以活跃边两个端点的 K邻域作为选取范围,结合二面角、已用点优先等多约束准则不断生成新三角形,此外还通过加入内邻接表的建立来加快边的扩张性检测。不同类型曲面的网格重构都是这些基本过程的有机结合。实验表明该算法能初步生成效果清晰的网格模型。
　　通过采用VC++6.0结合OpenGL编程实现论文中的算法,在平台上利用编写好的软件实现点云模型的基本操作功能,并进行点云的精简以及网格化实验。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 逆向工程处理步骤

1.3 逆向工程应用领域

1.4国内外研究现状

1.5 论文组织架构

第2章 散乱点云空间拓扑关系的构建

2.1 引言

2.2 点云数据结构

2.3 散乱点云K近邻快速搜索,

2.4 本章小结

第3章 特征保留的点云自适应精简算法

3.1 引言

3.2 典型散乱点云精简算法

3.3 算法基本思想

3.4 实验结果与分析

3.5 本章小结

第4章 基于多约束的三角网格重构

4.1 引言

4.2 三角网格重构算法研究现状

4.3 基于多策略的网格重建方法

4.4 实验结果分析

4.5 本章小结

第5章 点云预处理软件平台的实现

5.1 MFC与OpenGL简单介绍

5.2 软件平台的开发实现

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 工作总结

6.2 主要创新点

6.3 工作展望

致谢

参考文献