三維掃描系統(tǒng)中點云的拼接及補(bǔ)孔的研究.pdf

1、三維形體拼接技術(shù)為大型自由曲面的三維測量提供了一種新的途徑,具有較大的應(yīng)用價值。三維形體的拼接在三維掃描系統(tǒng)中是一個非常關(guān)鍵的研究課題,也是計算機(jī)視覺和圖形圖像處理領(lǐng)域重要的研究方向。由于三維物體的復(fù)雜多樣性和測量系統(tǒng)得到點云的海量散亂性,三維拼接處理一直是一個難點。針對三維形體和測量系統(tǒng)的特點,根據(jù)三維拼接的要求,本文深入研究基于特征標(biāo)志點的點云拼接算法、基于ICP的點云拼接算法、點云孔洞填補(bǔ)算法等,結(jié)合三維空間識別、三維視場處理,研

2、究與實現(xiàn)三維點云拼接及處理系統(tǒng),對多視點云拼接優(yōu)化后直接輸出可供CAD/CAM軟件使用的完整數(shù)據(jù)模型。 本文第一章闡述了三維掃描系統(tǒng)和拼接技術(shù)的應(yīng)用背景、關(guān)鍵意義。第二章在深入研究三維空間視覺算法基礎(chǔ)上,分析了多種拼接技術(shù)與原理,著重討論了基于標(biāo)志點的拼接算法和基于ICP的拼接算法。在基于標(biāo)志點的拼接算法中,研究了標(biāo)志點的匹配的方法,實現(xiàn)了標(biāo)志點的二次匹配算法,并應(yīng)用基于改進(jìn)三角組合法的點云預(yù)覽拼接方法實現(xiàn)最終拼接；在基于ICP

3、的拼接算法中,研究了各種ICP的加速算法,并給出了三維空間點云最近點的鄰域帶搜索算法。第三章對點云孔洞的填補(bǔ)算法進(jìn)行了深入研究,提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新算法對孔洞進(jìn)行填補(bǔ)。算法對于不同類型的孔洞采用不同的策略,其中對于標(biāo)志點產(chǎn)生的孔洞,根據(jù)其位置大小可以確定、數(shù)量較多的特點,提出了自動填補(bǔ)的方法。為了保證填補(bǔ)的孔洞數(shù)據(jù)與周圍數(shù)據(jù)連續(xù)以及特征表示的更好,本文提出的算法根據(jù)孔洞周圍點云數(shù)據(jù)密度選擇重采樣密度以及對于初步填補(bǔ)的點云數(shù)據(jù)進(jìn)一步