三維復(fù)雜形狀拼接與破碎物體復(fù)原技術(shù)研究.pdf

1、基于形狀匹配的拼接技術(shù)廣泛應(yīng)用于考古、三維重建、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。破碎物體的復(fù)原是將形狀匹配的相鄰碎片拼接以使破碎物體恢復(fù)原貌。形狀匹配和拼接、破碎物體復(fù)原技術(shù)的研究涉及到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖形圖像融合、模式識(shí)別和計(jì)算機(jī)可視化等內(nèi)容。本文研究了破碎物體形狀特征的提取和表示、形狀匹配、破碎物體復(fù)原中的碎片拼接和拼接誤差的修補(bǔ)等技術(shù)，提出了一系列的形狀匹配和拼接方法，滿足破碎物體復(fù)原的需求。研究的主要內(nèi)容和創(chuàng)新如下： 1．研究了破碎物體的

2、數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)格模型的簡(jiǎn)化、數(shù)字化物體輪廓曲線的提取、曲線特征表示及選擇方法，提出了一種基于小波變換自適應(yīng)閾值的圖像分割技術(shù)。 2．研究了二維Fourier輪廓描述符的特點(diǎn)，提出了基于多尺度Fourier描述符的二維曲線匹配方法。輪廓曲線通過(guò)不同尺度的Gaussian函數(shù)濾波后，以Fourier變換系數(shù)的實(shí)部和虛部構(gòu)成曲線特征向量，通過(guò)特征向量的比較以實(shí)現(xiàn)二維曲線匹配和碎片拼接，該方法具有準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單、快速等優(yōu)點(diǎn)。 3．研究

3、三維曲線的B樣條表示方法，通過(guò)建立局部直角坐標(biāo)系計(jì)算輪廓曲線上連接點(diǎn)的方向角，提出應(yīng)用三維曲線上連接點(diǎn)方向角構(gòu)造特征向量的計(jì)算方法及基于方向角的三維曲線匹配算法以實(shí)現(xiàn)碎片拼接。 4．研究多尺度小波輪廓描述符的計(jì)算，提出了一種多尺度下輪廓曲線特征提取及基于多尺度分析的三維物體碎片拼接方法。曲線經(jīng)多尺度小波變換后，計(jì)算輪廓曲線上各點(diǎn)的曲率和撓率構(gòu)成曲線的特征矢量，經(jīng)過(guò)相似性比較實(shí)現(xiàn)輪廓曲線匹配和拼接。研究了小波輪廓描述符匹配起點(diǎn)的解

4、決方法，提出一種判斷曲線匹配段的方法。實(shí)驗(yàn)表明該算法的準(zhǔn)確性、有效性、魯棒性。 5．在分析曲面表示和曲面特征的基礎(chǔ)上，研究了物體曲面分割技術(shù)，提出了分別用曲面上點(diǎn)的有向腳標(biāo)和無(wú)向腳標(biāo)構(gòu)成曲面形狀的有向特征向量和無(wú)向特征向量，利用粗匹配和細(xì)匹配技術(shù)實(shí)現(xiàn)曲面匹配計(jì)算，完成破碎物體斷裂面的拼接技術(shù)。研究了破碎物體拼接方法、拼接誤差處理和孔洞的修補(bǔ)問(wèn)題。 6．在理論研究和分析的基礎(chǔ)上，將形狀拼接技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助破碎物體復(fù)原系