隐式曲面重建及物体拓扑特征匹配方法研究

摘要

在现实研究中，空间物体几何性质的提取及描述是当前研究的重点，其中对不规则空间结构体的研究则略显不足。由于其本身在结构上存在不规则性，并且扫描仪在不同观察视角下会有不同的观测结果，这些都给不规则几何体的研究加大了难度。针对上述情况，本文使用拓扑学理论研究不规则结构体位置、视角、状态发生变化时不变的拓扑信息。重点先进行物体曲面重建，然后运用拓扑学知识找出物体的拓扑不变性。并结合实际应用阐明了其在研究中的现实意义。
　　首先，为提高大规模点云曲面重建的精度和效率，提出一种基于拓扑不变性的全局支撑的径向基函数（GSRBF）隐式曲面重建算法。其次，采用几何特征拓扑结构射影不变量计算的方法，提高在重建曲面上特征提取阶段的准确度和精度，在基于点特征拓扑信息提取的算法上提出了改进。将直线特征与点特征相结合，引入基于混合特征模型的齐次算法以获得拓扑结构的射影不变量，利用直线特征多像素点的特性，将构成直线的任意两点引入不变量方程中，增强计算的抗干扰能力，降低匹配错误率；并且运用矩阵运算方法以及不变量的可解性约束和存在性约束构造不变量函数；通过Matlab仿真对新旧算法得出的结果进行分析，验证了由混合特征算法获得的拓扑结构射影不变量的高精度性和高稳定性。最后，通过实验验证了在对物体重建以及三维物体特征提取和物体匹配中本文提出的方法的有效性。