逆向工程中点云数据简化与曲面重建技术研究

摘要

逆向工程以其在产品设计和研发中的独特优势,得到了广泛的研究和应用。作为其中的两项关键技术,点云数据简化和曲面重建具有重要研究价值。如何有效地缩减点云数据的规模并在此基础上快速准确地重建三维曲面成为逆向工程领域中的研究热点。本文对逆向工程及其关键技术进行了研究,重点研究了点云数据简化和曲面重建技术。主要研究内容和成果如下:
　　(1)针对点云数据简化时经常丢失过多的几何特征,提出了一种基于特征提取的简化方法。该方法首先采用均匀栅格法划分点云空间;然后分别以点云中的数据点为球心构建包围球,并在包围球中查找数据点的 K邻域;随后构造一个非负函数用于度量重建曲面在各点处的曲率,进而提取并保留点云中的特征点;最后根据法向量的内积阈值对包围球中的非特征点进行适度简化。实验结果表明:该方法不仅能够充分保留点云中的几何特征,而且具有速度快的特点。
　　(2)在现有方法的基础上,提出了一种基于RBF和POU的曲面重建方法。该方法首先采用二叉树将点云空间分解成若干个相互重叠的包围盒形子域;然后使用径向基函数对子域中的点集进行插值,得到局部重构函数;随后对局部重构函数加权求和得到整个点云模型的全局重构函数;最后使用Bloomenthal方法实现隐式曲面的可视化。实验结果表明:该方法对均匀分布和非均匀分布的点云数据都能取得满意的曲面重建效果。

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第一章 绪论

§1.1 课题研究背景及意义

§1.2 国内外研究现状

§1.3 本文的组织结构

第二章 逆向工程关键技术概述

§2.1 数据测量

§2.2 数据预处理

§2.3 曲面重建

§2.4 本章小结

第三章 基于特征提取的点云数据简化方法

§3.1 引言

§3.2 方法描述

§3.3 实验结果及分析

§3.4 本章小结

第四章 基于RBF和POU的曲面重建方法

§4.1 引言

§4.2 径向基函数及其插值理论

§4.3 单元分解原理

§4.4 方法描述

§4.5 实验结果及分析

§4.6 本章小结

第五章 总结与展望

§5.1 全文工作总结

§5.2 今后工作展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果