60000字硕士毕业论文工程图纸矢量化算法及三维模型生成研究
论文类型：硕士毕业论文
论文字数：60000字
论点：重建,识别,矢量化
论文概述：
本文以工程图纸为研究对象，查阅了大量文献资料和经验数据，在总结前人经验、研究成果的基础上，添加了自己思路和算法，很好地实现了从图像识别到图形，
论文正文：
第一章引言
1.1引言
大脑是处理信息并制定相应对策的核心器官。人类主要依靠视觉和听觉来获取信息。随着计算机技术的出现和普及，人们越来越依赖这种自动化、智能化的工具。所采集的信息通过各种信息采集工具输入到计算机中，并由相当于人脑的cPu进行处理，并制定相应的对策。这个过程近似模拟人脑处理信息的方式。随着计算机技术的飞速发展，计算机获得了视觉、嗅觉、触觉、听觉等信息获取能力和智能信息处理能力，极大地拓展了人类大脑活动的范围。视觉信息分为文本信息和图形信息。常规印刷字符的计算机识别已经达到商业应用阶段。相比之下，图形的识别能力明显较弱，尤其是在工程制图中，识别技术的进步相对较慢。工程图纸的识别主要分为两个阶段:矢量化，即把光栅图像转换成矢量图形。虽然有一些矢量化的商业软件，但大多数软件功能并不完善，识别效果也不是很理想。三维重建，即智能地将二维视图转换成三维模型的软件，尚未商业化。因此，矢量化和三维重建技术的研究仍然存在很大的空差距。早在20世纪70年代和80年代，人们就开始研究矢量化和三维重建技术。矢量化:早在1984年，国外著名的cAcUs系统就可以识别一些基本图形。1973年，首次建立了三维重建的数学推理模型。迄今为止，对这两种技术的研究已经有30多年的历史。国内外许多研究机构投入了大量的人力和财力，研究人员也投入了极大的热情，但结果并不令人满意。然而，这项技术是否真的是一个不可逾越的障碍，是否真的是发展的瓶颈，以及我们应该如何继续研究这些正是本文要研究的问题。
1.2主题的背景和意义
产品制造过程中需要涉及大量工程图纸。历史上成功设计的工程图纸保存完好，为今后的新设计提供了很好的参考。许多新设计往往是对现有设计的改进。然而，以工程图形式表示的信息不能直接用于集成制造过程。如何有效地将它们与当今强大的cAO技术相结合，如何利用三维数据模型在新技术和二维工程图之间搭建桥梁，是一个亟待解决的问题。因此，满足计算机辅助设计需求的纸质工程图纸矢量化是继承传统设计经验、发挥现代设计优势的有效途径。同时，可以降低设计成本，缩短设计周期，创造更大的经济效益。此外，它对现有人工钾能源的发展具有决定性作用。在现代设计中，三维设计能够充分反映设计对象，使得生产和设计成功率大大提高。很容易获得面积、体积、重心、惯性矩等参数。从而进行产品的仿真装配、零件间的两次飞行检查、机构运动仿真、产品的有限元分析、B-computer的辅助制造、商业公告和动画生成等。因此，基于模式矢量化的三维重建具有非常重要的工程意义。三维重建是模拟人工图像读取的过程，涉及机器理解和推理。此外，现代设计理念是“设计从三维开始”，由此可见，三维模型的地位将越来越受到重视，并可能取代工程图纸发挥重要作用。因此，三维重建技术必须有更大的发展和应用空。
1.3国内外研究现状
1.3.1图像矢量化技术
如何将大量机械工程图纸导入计算机是一个非常热门的研究课题。自20世纪70年代末以来，一些国外科研机构和企业投入了大量的人力、物力和资金进行图形信息输入和识别的研究与开发。日本、美国、加拿大等工业发达国家对图纸识别和理解的各个方面进行了大量的研究，如eAD、overlav、Raserex、Gx、vpstudio、RxAuto-mage、proz000、CroCible和vpmaxN等。在国内，图纸矢量化技术起步较晚。其中一个重要原因是我国的计算机水平明显低于当时的其他发达国家。自20世纪80年代中期以来，经过20多年的艰苦研究，它也取得了长足的发展。特别是在华中科技大学、清华大学、中国科学院自动化研究所、西北工业大学、浙江大学等各类高校和科研院所，先后引进了一些图纸识别和理解系统，如华中科技大学Dls软件、清华大学ANNO等。，取得了良好的效果。然而，现有矢量化软件的水平已经大大提高空，特别是在曲线、字符和符号的识别、处理速度和抗噪声方面。根据当前工程图纸矢量化识别软件的应用，可以分为交互式识别转换、半自动识别转换和自动识别转换。特别是自动识别是最重要和最具挑战性的图纸矢量化识别技术之一，也是矢量化识别技术未来的发展方向之一。但是到目前为止，市场上还没有能够完全满足用户需求的自动识别软件。因此，图形矢量化具有广阔的发展前景和范围空。
1.3.2三维重建技术
三维重建的英文术语是三维重建(3DReconstruction)，它指的是在视图中对特征的一维模型进行重建，也称为几何重建。主要研究如何从二维视图中恢复特征的拓扑和几何结构。这是工程制图研究中如何用二维视图表达三维特征的逆过程。虽然人类阅读地图的过程是一个三维重建的过程，但它始于20世纪60年代的一个研究课题。计算机的出现和发展使得逐渐创造利润和用机器阅读地图的方法成为可能。基于三种观点的三维重建开始出现在文学作品中。三维重建技术是图形学领域的经典问题，也是计算机建模的重要方法之一。主要包括三个研究热点:计算机视觉理论的标准发现和垂直构建、工程图的三维重建和医学应用的三维重建。Ldesawals在1973年首次给出了一维和二维重建的数学模型，但这种方法有很大的优势。干旱20世纪80年代初，维修技术的研究已经成为图形领域的研究热点之一。建议该井实施一系列计算工具和技术，包括两个人:边界耕作小方法(B-rep)和结构实体几何方法(es6)。1.4本文件的主要工作是...................12-14
第二章图纸信息采集和图像处理...................14-22
2.1图纸输入...................14-15
2.2灰度增强...................15-16[/溴/] 2.3噪声去除...................16-18 [/BR/] 2.4图像校正...................18-20
2.5边缘检测...................20-21
2.6本章概述...................21-22
第三章工程图纸矢量化转换...................22-39
3.1各种矢量化算法分析示例...................22-25 [/BR/] 3.2基于图像细化和……25-36 [/BR/] 3.3基于全局矢量化算法的矢量化技术及探讨...................36-37[/溴/] 3.4本章概述...................37-39
第四章三维实体重建算法研究...................39-62
4.1查看信息预处理...................39-46
4.2组合分析和闭环提取...................46-52 [/BR/] 4.3组合分辨率和3D重建...................52-59 [/BR/] 4.4影响三维重建稳定性的因素分析...................59-61
4.5本章概述...................61-62
第5章3D模型生成2D工程制图...................62-67
5.1视图生成原则...................62-63
5.2视图生成实施流程...................63-65
5.3示例分析...................65-66
5.4本章在第6章中总结了信息管理系统的发展...................66-67
...................67-71
6.1软件接口技术...................67
6.2系统模块集成...................67
6.3矢量化识别模块...................67-68
6.4 3D重建模块...................68
6.5系统实施...................68-71
结论
本文以工程图纸为研究对象，参考大量文献和经验数据，在总结以往经验和研究成果的基础上，增加了自己的思路和算法。它很好地实现了从图像识别到图形、不时到实体三维重建、最终生成二维工程图的全过程，并将每个过程集成到一个系统中，将从扫描图纸或照片到二维图纸的过程作为一个整体来把握。本文对基于MATLAB图像的预处理技术、基于照片的矢量化技术、基于二维工程矢量图的三维重建技术以及基于三维模型到二维工程图的自动转换技术都进行了不同程度的探索和研究，旨在突破算法的稳定性和鲁棒性，从而形成本文的全部研究内容。具体来说，本文的主要研究内容包括以下几个方面:
(1)图像预处理是工程图纸矢量化前的必要操作。首先将扫描或拍摄的绘图图像输入计算机，然后利用灰度变换方法增强图像信息，再利用维纳滤波对图像进行去噪，然后利用双线性映射模型对图像进行校正，将拍摄后的畸变图像恢复到拍摄前的大小，最大限度地消除拍摄过程中产生的变形。最后，提取图像所需的所有边缘轮廓像素点的坐标，并建立相关数据表。
(2)通过查阅大量文献资料，分析总结了几种常见的矢量化算法，采用先细化图像信息再矢量化识别的思想，采用基于细化的分层和整体矢量化算法。主要讨论直线、圆、弧和点线的识别和矢量化。在本文中，识别出的图形进一步与线条组合，修剪“毛刺”并重新绘制中心线。
参考
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