散亂點(diǎn)云邊界提取及孔洞修復(fù)算法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步,逆向工程技術(shù)在復(fù)雜模具的快速化修復(fù)和三維實(shí)體造型等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,其實(shí)質(zhì)就是對(duì)通過采用三維掃描設(shè)備采集得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行快速有效處理。在對(duì)模具進(jìn)行掃描過程中,由于模具本身損壞或者視線遮擋等原因,不可避免地會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)不完整的情況,這將直接影響點(diǎn)云的后續(xù)處理效果,必須對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行前期處理。論文針對(duì)逆向工程中模具散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)缺損等問題,著重研究點(diǎn)云的邊界提取算法和孔洞修復(fù)算法,并以 Windows操

2、作系統(tǒng)為基礎(chǔ),在 Visual C++6.0中,結(jié)合OpenGL編程技術(shù)完成點(diǎn)云處理軟件平臺(tái)的搭建,實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云預(yù)處理功能,在以渦輪葉片等模具點(diǎn)云為對(duì)象的實(shí)驗(yàn)中取得了預(yù)期效果,論文的主要工作如下:
　　(1)提出微切平面和平均場力法相結(jié)合的散亂點(diǎn)云邊界提取算法。采用基于kd-tree搜索的方法建立點(diǎn)云空間拓補(bǔ)關(guān)系,進(jìn)行K鄰域快速搜索,以采樣點(diǎn)及其 K鄰域?yàn)閰⒖家罁?jù)建立微切平面,將其向微切平面上投影并對(duì)投影點(diǎn)進(jìn)行參數(shù)化;根據(jù)鄰域點(diǎn)集在采

3、樣點(diǎn)處的場力大小之和可以表示點(diǎn)集的平均作用來識(shí)別點(diǎn)云的邊界特征點(diǎn)。最后,對(duì)邊界點(diǎn)進(jìn)行NURBS曲線插值,提高邊界特征的視覺效果。
　　(2)提出一種結(jié)合隱式曲面和最速下降法的孔洞修補(bǔ)方法。首先對(duì)識(shí)別得到的孔洞特征多邊形進(jìn)行均勻化處理,采用局部擴(kuò)充的思路進(jìn)行孔洞的二維修補(bǔ);然后根據(jù)所采集的插值約束點(diǎn)和附加約束點(diǎn)擬合構(gòu)造孔洞區(qū)域的隱式曲面;最后將新增點(diǎn)從平面向該曲面逼近完成對(duì)孔洞的修補(bǔ)。
　　(3)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)三維點(diǎn)云處理軟件平臺(tái)