點(diǎn)云模型的結(jié)構(gòu)化輪廓獲取方法的研究.pdf

1、　　隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的飛速發(fā)展，非真實(shí)感繪制成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中一個(gè)嶄新而富有活力的分支。它生成的圖像通常類似藝術(shù)家、工藝美術(shù)家或科學(xué)插圖畫家的作品，再加上文本注釋，往往能夠根據(jù)人的意愿?jìng)鬟f更多或特定的信息。
　　輪廓線獲取技術(shù)在非真實(shí)感繪制中占有重要地位。在非真實(shí)感繪制的三維形體中，輪廓線傳遞了非常重要的信息。輪廓線的獲取對(duì)于三維物體的形狀以及審美都是必需的，它刻畫了三維模型的基本外觀，藝術(shù)家和設(shè)計(jì)者因此經(jīng)常通過(guò)顯式地繪制輪廓線，

2、或者通過(guò)在輪廓邊緣加強(qiáng)對(duì)比來(lái)突出物體輪廓特征。很多手工繪制的3D場(chǎng)景為了突出設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖，經(jīng)常通過(guò)簡(jiǎn)化某些不是非常關(guān)心的局部細(xì)節(jié)和加強(qiáng)輪廓線來(lái)表現(xiàn)。另外，輪廓線還是卡通風(fēng)格繪制的基礎(chǔ)，二三維卡通畫在表現(xiàn)模型的時(shí)候，通常用輪廓線來(lái)勾勒形狀，并加粗線條來(lái)表現(xiàn)模型的重要特征，在技術(shù)圖中也經(jīng)常采用類似的手段。
　　點(diǎn)云數(shù)據(jù)是三維掃描儀對(duì)物體進(jìn)行采樣得到的物體表面的直接采樣點(diǎn)，是對(duì)物體表面的幾何屬性最真實(shí)地記錄。相對(duì)于網(wǎng)格模型以及其他實(shí)

3、體表示方法，如邊界表示模型、csG模型等，點(diǎn)云模型有處理簡(jiǎn)單，存儲(chǔ)空間小等特點(diǎn)，因此越來(lái)越多地得到應(yīng)用。目前基于點(diǎn)云模型的數(shù)據(jù)處理主要包括數(shù)據(jù)壓縮、傳輸，幾何建模，特征檢測(cè)，繪制體系等。
　　本文主要研究問(wèn)題是基于快速獲取點(diǎn)云模型上的結(jié)構(gòu)化輪廓，提出了一種基于物體空間的獲取點(diǎn)云模型上結(jié)構(gòu)化輪廓的方法。本文的主要貢獻(xiàn)有：
　　1、提出了一個(gè)基于法向高斯球的四叉樹層次數(shù)據(jù)索引結(jié)構(gòu)，用于點(diǎn)云模型輪廓點(diǎn)的快速計(jì)算。
　　點(diǎn)云數(shù)

4、據(jù)是無(wú)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，如何快速判斷哪些點(diǎn)落在物體輪廓上是繪制輪廓線首要解決的問(wèn)題。我們基于這樣一個(gè)觀察，即輪廓上的點(diǎn)的法向一定與視線方向垂直，將模型上點(diǎn)的法向映射到與模型對(duì)應(yīng)的高斯球上，并根據(jù)各點(diǎn)的法向矢量方向把無(wú)組織的點(diǎn)建立起一個(gè)層次索引結(jié)構(gòu)。根據(jù)這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)，可快速剔除非輪廓區(qū)域的點(diǎn)，對(duì)快速計(jì)算輪廓上的點(diǎn)有非常重要的作用。
　　2、提出了一個(gè)獲取點(diǎn)云模型上結(jié)構(gòu)化輪廓線的方法。由于點(diǎn)云數(shù)據(jù)不保存采樣點(diǎn)間的連接關(guān)系，因此，點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的