三維點(diǎn)云模型交互式參數(shù)化算法研究.pdf

1、近年來，隨著三維數(shù)據(jù)采集設(shè)備的日益普及，在數(shù)字幾何處理、逆向工程、以及虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域中涌現(xiàn)出大量的點(diǎn)云模型，對其進(jìn)行參數(shù)化處理成為數(shù)字幾何建模領(lǐng)域中的重要問題。在過去很長一段時(shí)間里，對于復(fù)雜形體表面的三維模型多用網(wǎng)格進(jìn)行表示，相應(yīng)地網(wǎng)格參數(shù)化方法一直占主導(dǎo)地位; 而伴隨著人們對三維模型細(xì)節(jié)的不懈追求，點(diǎn)云模型的采樣點(diǎn)密度的不斷增加，使獲取的模型數(shù)據(jù)量急劇增加; 此時(shí)，傳統(tǒng)的網(wǎng)格參數(shù)化方法在應(yīng)用于現(xiàn)在的大規(guī)模模型數(shù)據(jù)處理時(shí)，已難以高效地構(gòu)

2、建多邊形網(wǎng)格; 另一方面，針對大量網(wǎng)格的系統(tǒng)管理和圖形繪制也存在技術(shù)瓶頸，此時(shí)再用網(wǎng)格參數(shù)化方法不但費(fèi)時(shí)而且沒有必要，如在顯示模型時(shí)，由于采樣點(diǎn)的密度已經(jīng)很大，繪制出幾個(gè)三角形網(wǎng)格有可能只占一個(gè)像素。在這種情況下，以點(diǎn)集模型取代網(wǎng)格模型，以點(diǎn)取代三角面片作為幾何表示和圖形繪制的基元就逐漸成為CAD、CG 領(lǐng)域的一個(gè)新的趨勢。
　　 而且隨著計(jì)算機(jī)處理能力的不斷增強(qiáng)，特別是圖形加速硬件(如GPU)的應(yīng)用,跨過點(diǎn)云數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化步驟，

3、直接在點(diǎn)云模型上施行諸如紋理映射、形狀編輯、動(dòng)畫控制等操作，成為當(dāng)前的一個(gè)熱點(diǎn)問題。 作為上述操作的基礎(chǔ)，點(diǎn)云模型的特征提取、無網(wǎng)格參數(shù)化、以及分片分割等技術(shù)成為目前數(shù)字幾何處理領(lǐng)域中的重要問題。
　　 對于點(diǎn)云模型的特征提取，國內(nèi)外已有很多學(xué)者提出多種自動(dòng)化的點(diǎn)云模型曲面特征提取和邊界識別算法，盡管這些算法已為模型的自動(dòng)化處理提供了一定的技術(shù)基礎(chǔ)，但為了更能體現(xiàn)用戶的個(gè)性化建模意圖，通過交互式選取方法手工地確定模型的特征區(qū)域或

4、邊界，或在自動(dòng)化的邊界/特征提取結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)修改,可為用戶提供更加自由的模型編輯手段。還可以進(jìn)一步與現(xiàn)行邊界自動(dòng)生成技術(shù)相配合，為點(diǎn)云模型的參數(shù)化、特征指定、模型編輯、以及點(diǎn)集分割等提供支持。
　　 本文在對傳統(tǒng)三角網(wǎng)格參數(shù)化方法進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，采用了以點(diǎn)(而非網(wǎng)格)作為形體的最基本的表示形式，跨過點(diǎn)云模型的網(wǎng)格化步驟，直接在點(diǎn)云上實(shí)現(xiàn)交互式特征提取、參數(shù)化、重采樣等操作。主要論述了點(diǎn)云模型的交互式參數(shù)化方法及其應(yīng)用。