基于海量数据的卷曲模型组合曲面建模与光顺

摘要

随着现代数字化测量技术的发展，逆向工程在几何造型、图像处理、数字化制造等领域得到越来越广泛的应用。基于海量数据的曲面的重构与光顺是逆向工程中的关键技术，也是其中的重点和难点。本文以一类卷曲自由曲面模型为研究对象，以B样条曲面技术为基础，对卷曲类模型海量数据的参数化、曲面建模、光滑拼接及光顺进行了系统的研究。 (1)针对测量获得的海量数据点，给出了一种曲面点集投影轴线的自动识别方法，采用映射方式和Coons曲面形式实现了点集的区域分割与快速参数化，建立了每个点集分割区域的B样条曲面模型，该方法不需要人机交互，提高了建模效率与自动化程度。 (2)以建立的卷曲曲面模型为研究对象，对于两张双三次B样条曲面的拼接，提出了一种基于拼接影响区域的B样条曲面控制点优化调整的G1光滑拼接策略。在两张B样条曲面G1光滑拼接算法的基础上，给出了一种四张共角点双三次B样条曲面光滑拼接的算法。 (3)针对前面得到的光滑拼接的曲面，利用离散能量法的原理，给出一种通过调整控制点点列，降低网格能量从而实现曲面光顺的方法。该算法能很好地保持原曲面的形状，且计算速度快，易于编程实现。最后，采用Imageware软件中的反射光线法对光顺后的曲面品质进行评价。 (4)通过三个实例验证了本文所提方法的有效性。第一个实例为两块卷曲类模型的建模与拼接，第二个实例为四张共角点曲面的拼接。这两个实例的结果表明本文所提出的曲面重构方法建模速度快，拼接精度高。第三个实例是对建模拼接以后的曲面进行光顺，分析结果表明，文中给出的光顺算法能够快速有效地实现曲面的光顺。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究的背景和意义

1.2曲面建模、拼接、光顺的研究现状

1.3论文的主要研究工作

2理论基础

2.1B样条曲线曲面的基本知识

2.2数据点的参数化方法

2.3曲线曲面的几何连续性

2.4曲线曲面的光顺

2.5最小二乘理论

2.6本章小结

3基于海量数据的卷曲模型重构

3.1概述

3.23D/2D数据转换

3.3双线性混合Coons插值

3.4数据点的参数化与区域分割

3.5反求曲面控制点

3.6本章小结

4双三次B样条曲面的拼接

4.1概述

4.2两张B样条曲面的一阶光滑拼接

4.3四张B样条曲面的光滑拼接

4.4本章小结

5B样条曲面的光顺

5.1概述

5.2曲面的光顺性分析

5.3曲面光顺算法的实现

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢