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30000字硕士毕业论文基于隐函数的点云数据重建方法研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:30000字
论点:曲面,逆向,重构
论文概述:

随着测量设备的发展及技术的提高,点云数据的规模一般都很大,针对隐函数进行曲面重构的前提条件,介绍了点云数据的预处理,讨论了散乱点云的约束点和法矢方向的调整。另外,为了高效利用测

论文正文:

第一章导言

简介一般产品开发过程是根据市场需求提出目标和技术指标,进行功能设计,从设计数据构建产品几何模型,然后通过数字R’处理等一系列活动生成产品的过程。然而}fn在许多情况下,只有产品样本或物理模型,Ifn没有产品的原始设计数据和图纸。为了适应先进制造技术的发展,这些样品或模型需要简化为计算机辅助设计模型。这种从物理样品中获得产品设计、制造过程和其他相关信息的技术,已经发展成为计算机辅助设计/计算机辅助制造中相对独立的一个类别,统称为“逆向工程”(ReverseEngineering)。目前,中国共产党第十次全国代表大会对逆向工程的研究主要集中在几何逆向工程上,即如何准确高效地从物理对象或样本中采集复杂的二维表面数据,以及如何通过模糊神经网络快速获得其计算机辅助设计模型。十个测量设备收集的二维表面数据通常相对密集,因为Ifn被形象地称为点云(pointcloud),点云数据是一组二维点坐标(x,y,z)。根据数据的组织形式,点云可以分为有序点云和分散点云。有序点云的重建是指在给定的采样十个已知表面上构建一系列采样点,这些采样点依次穿过或几乎穿过这些采样点,作为原始表面的近似。

在逆向工程中,由于十个数据源的不同,数据组织形式也不一致,因此得到的数据点集没有一定的组织形式。因此,点云数据的重建大多是无序的点云。由于十个采样点的密度足够大,所以不可能也没有必要找到穿过所有采样点的表面。通常,只有反映原始点云形状的表面需要从作为重建表面的测量点集重建。逆向工程技术已经应用于许多领域,如航空空、航空航天、造船、汽车、模具、医学和考古学。国内外对逆向工程技术进行了大量的研究。匈牙利瓦拉迪领导的小组研究了逆向工程中的数据块、曲线和曲面拟合、曲面转换和曲面模型构建。卡迪夫大学的马丁和瓦拉迪有很多合作。他们研究了规则曲面的拟合、约束的识别和添加以及B-rep结构的建立。汤普森和犹他大学的其他人研究了约束的添加、十大基本特征的逆向工程和十大基本知识的逆向工程。俄亥俄州立大学的门克等人研究了三坐标测量技术、自由曲线曲面拟合、数据分块等。中国也有很多关于逆向工程技术的研究。目前有南京航空公司空航天大学、浙江大学、上海交通大学、西北工业大学、Xi交通大学、北京航空公司空航天大学、华中科技大学等。2逆向工程的基本过程逆向工程的基本过程是收集物理样本的坐标数据以获得表面几何数据。然后对这些数据进行预处理,如补偿、简化和平滑。10测量模型通常由多个表面组成。由于Ifn,需要将测量数据划分成块,然后进行表面重建。在曲面模型的基础上,可以进一步建立B12P结构的产品计算机辅助设计模型。图1.1显示了逆向工程的基本工作流程。图1.1逆向工程的基本工作流程涉及广泛的内容,本文的主要内容是曲面模型的重构。基于10个测量数据的点云表面重建是计算机层析成像的热点问题之一。在实践中,它的研究可以应用于逆向工程、地理信息系统中的数字高程模型、虚拟现实、医学图像、文化遗产保护等许多领域。

3.曲面重构的研究现状1965年谢泼德提出了基于十个数据的反距离加权拟合曲面方法,即谢泼德方法。基本思想是将插值函数定义为每个数据点函数值的加权平均值,其权重因子与距离成反比。这种方法有几个缺点,包括尖锐点、角点、数据点的平坦区域和远点的不适当影响。该方法的插值结果只能是连续的。因为这种方法是一种全局插值算法,所以在添加、删除或修改数据点时,需要重新计算权函数。1971年,地质学家哈迪}3在绘制地形等高线时遇到了用散乱数据拟合曲面的问题。他提出了一种新的多二次径向基函数插值方法。他使用的基函数表达式是Huix-X.IIZ+r2,匕首作为基函数来构造曲面的二元函数,并进行收集。取得了良好的效果。然而,该方法是一个全局函数插值问题,只能应用于少数情况,如几百个点的尺度,很难在实际工程应用中推广。近年来,随着测量设备的发展和点云数据规模的增大,专家学者提出了许多重建点云数据的方法。Hoppe}n}提出构建一个从点到物体表面的(有向)距离场,它由k个邻域组成

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