反求技术中细分小波在三维网格数据处理中的应用与研究

摘要

随着工业智能化时代的到来，反求工程技术已经成为现代企业进行技术创新、加速产品的更新换代、快速响应市场需求的一种有效而且必要的途径。不管是在军工企业还是普通民用产品加工中，反求技术与3D打印技术的相辅相成推动了工业产品的创新和发展。在反求技术中，如何将立体实物模型通过数据的获取和处理，从而实现三维模型的初步去噪、光顺、三维重构和再次设计，以便于模型更精确且快速的成型，这是三维反求技术中的一个关键问题。 在解决这类问题的过程中，运用三维激光扫描仪器对原始模型进行初步扫描获得立体网格模型的方法应用也更加普遍。本文采用 EXAscan手持三维激光扫描仪进行实验，通过快速扫描原始模型，得到需要处理的实验模型的三维立体图像，并将这些图像用不规则三角网格数据表示出来，为后续分析奠定基础。 将扫描获取的网格数据进行去噪处理是在反求技术中模型导入加工前的关键步骤之一，而小波技术与细分方法在图像多分辨率分析和网格压缩简化方面有着突出的贡献，将这两门技术相结合引入工业领域中也加速了上述关键步骤的研究进程，但是简单地将这两种方法进行结合，计算过程过于复杂，因此要选择合理的方法进行改进之后应用。本文通过将细分理论与小波分析相结合而构造出来的细分小波对三维数字化模型进行数据预处理，且在处理过程中，选择适应细节去噪处理的Loop细分小波，并改进了Loop细分小波算法中自适应顶点重要度即顶点删除算法。通过 MATLAB软件平台进行数据分析，编写改进后的算法程序，从而实现大量三角网格数据的细节去噪实验。 在 MATLAB平台中处理完成后，将运用此方法去噪得到的数据模型与运用未改进的算法去噪得到的数据模型进行效果比较，再用实验去噪模型与运用大型逆向软件Geomagic Studio直接去噪的模型进行效果对比，分别从误差、时间、方法简洁性等方面进行对比分析研究。结果表明，经过改进后的 Loop细分小波较之前未改进的方法以及大型去噪软件所采用的方法更加精确、方便快捷。

目录

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1.绪论

1.1反求工程概述

1.2小波技术及其应用

1.3课题的研究意义及国内外研究状况

1.4论文的主要内容

2.三维激光扫描数据的获取与预处理

2.1三维激光扫描技术的介绍与设备选取

2.2MATLAB中的数据读取与显示

2.3三维扫描中的噪声来源

2.4本章小结

3.细分方法的理论基础

3.1引言

3.2细分方法简介

3.3经典细分方法

3.4细分方法的多分辨分析应用

3.5细分方法的改进

3.6本章小结

4.基于Loop细分小波的模型去噪

4.1细分小波的简介

4.2 双正交Loop细分小波

4.3双正交Loop细分小波的应用

4.5 实验结果

4.6 本章小结

5. 小波去噪与传统反求软件去噪结果的对比

5.1引言

5.2 Geomagic Studio中三维模型去噪

5.3小波去噪结果与传统软件去噪结果对比

5.4 本章小结

6. 总结与讨论

6.1 研究工作总结

6.2 研究工作展望

参考文献

附 录I 攻读硕士期间发表的学术论文及成果

附 录II

致谢