點云場景分割軟件的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、0j／’Y論文題目：點云場景分割軟件的設(shè)計與實現(xiàn)學(xué)科名稱：計算機軟件與理論研究生：陳蒙蒙指導(dǎo)教師：王映輝教授摘要簽名：簽名：IflllllflIJPIIllIJIIIIIJJIfllJ—Y2118200三維幾何模型已成為繼聲音、圖像和視頻之后的一種重要的數(shù)字媒體，點云模型是以離散采樣點為基元的三維幾何模型。點云模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、存儲空間緊湊，具有表達(dá)復(fù)雜表面細(xì)節(jié)的能力。本文以點云模型為研究對象，主要設(shè)計并實現(xiàn)了點云場景分割軟件，該軟件主

2、要包含點云數(shù)據(jù)顯示、點云數(shù)據(jù)網(wǎng)格化、點云數(shù)據(jù)脊谷特征提取和點云數(shù)據(jù)分割這四個主要模塊。(1)點云數(shù)據(jù)顯示模塊，包括對點云數(shù)據(jù)場景任意角度的旋轉(zhuǎn)觀察，放大縮小等基本功能，該模塊主要利用了OpenGL相關(guān)機制來完成的。(2)點云數(shù)據(jù)網(wǎng)格化模塊，該部分主要實現(xiàn)了將點云數(shù)據(jù)進(jìn)行三角網(wǎng)格化的操作。本軟件應(yīng)用了Ohtake等人的圓球相交法實現(xiàn)點云數(shù)據(jù)三角網(wǎng)格化。其通過計算點的法矢信息和構(gòu)造2次誤差函數(shù)進(jìn)行擬合的方法來迭代進(jìn)行降噪和網(wǎng)格化。該方法得到

3、的三角網(wǎng)格曲面中大多數(shù)三角形的高寬比接近最優(yōu)，能夠較好的逼近原始點云數(shù)據(jù)。(3)網(wǎng)格模型上脊谷特征提取模塊，該模塊主要實現(xiàn)了在第二步網(wǎng)格曲面上進(jìn)行脊、谷信息提取的功能。要獲取脊谷特征，必須進(jìn)行曲率計算，本文采用的是經(jīng)典離散微分幾何方法來計算網(wǎng)格頂點曲率。在計算出網(wǎng)格頂點曲率之后，通過設(shè)置曲率閾值，篩選出脊點和谷點。然后根據(jù)脊點之間的拓?fù)潢P(guān)系，將脊點連接成脊線。同理，將谷點連接成谷線。(4)點云數(shù)據(jù)分割模塊，利用上面計算的脊谷點，將其作為