基于譜圖理論的點云分割技術(shù)研究.pdf

1、點云分割技術(shù)在逆向工程、機器人環(huán)境理解和模式識別中占有很重要的地位。為實現(xiàn)真實物體模型在計算機輔助設(shè)計軟件中的模型重建，需要利用各種三維掃描儀器得到其點云數(shù)據(jù)。將復(fù)雜的三維點云數(shù)據(jù)分割成為相對簡單的、方便其他應(yīng)用程序處理的子部分是一項具有挑戰(zhàn)性的研究課題。由于復(fù)雜物體可以看做不同簡單拓撲結(jié)構(gòu)的組合，所以從拓撲關(guān)系出發(fā)對點云數(shù)據(jù)進行分割是點云分割發(fā)展的一種趨勢。因此，本文將研究一種從點云數(shù)據(jù)之間拓撲關(guān)系出發(fā)進行三維點云數(shù)據(jù)分割的方法。

2、r>　　本文從譜圖分割理論出發(fā)，提出了一種建立三維點云相互之間拓撲關(guān)系的方法。本文所提方法既考慮了點云數(shù)據(jù)點間的統(tǒng)計特性，又考慮了不同數(shù)據(jù)點間的方向和距離信息。為了減少因參數(shù)設(shè)置不同對拓撲關(guān)系的影響，提出了一種參數(shù)自適應(yīng)的相似函數(shù)構(gòu)造法。
　　通過將三維點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖的連接，從圖的劃分角度出發(fā)對點云之間拓撲結(jié)構(gòu)進行特征提取。在對譜空間中特征向量的分析基礎(chǔ)之上，引入一種根據(jù)特征向量所含信息量對其進行取舍的方法。這種方法采用統(tǒng)計學(xué)的

3、方法來對每一個特征向量所包含信息量進行估算，從而根據(jù)信息量的不同進行特征向量的取舍。為了讓算法在無監(jiān)督情況下完成點云的自動分割，提出了一種通過Reeb圖自動確定分割數(shù)目的方法。
　　通過對自然物體、人體三維點云數(shù)據(jù)、龍體三維點云模型的分割實驗，得出了比較符合拓撲定義的分割結(jié)果；通過對機械類物體的分割實驗，得出算法獨特的不同于其他分割算法的拓撲結(jié)構(gòu)分割特性；通過對不同運動人體點云模型的分割實驗，得出算法對動態(tài)變化物體模型的分割效果也