三维点云处理及隐式曲面三维重构技术的研究与实现

【摘要】近年来，逆向工程技术在现代设计与制造、虚拟现实、场景建模、计算机视觉、医学等领域得到了广泛的应用，有着很广阔的前景。点云处理和曲面重建是逆向工程中的关键内容。随着三维激光扫描仪的广泛应用，如何对规模庞大、分布密集的点云进行处理以及怎么将散乱点云进行曲面重建成为了当前的研究热点问题。本文研究内容主要集中在点云精简和散乱点云的曲面重建以及曲面光滑拼接上。具体内容如下：本文提出了一种新的点云精简算法。首先计算出包围盒内点云的平均法矢与各点法矢的最大夹角，依据此夹角判断该包围盒是否需要利用八叉树分割法继续细分。然后使用二次参数曲面逼近方法对点云进行拟合并计算出各点的主曲率，并依据各点主曲率的Hausdorff距离来提取并保留特征点。实验表明简化效果十分明显，能够高效率地删除大量冗余数据且可保留点云的几何特征。其次，本文提出一种带有椭球约束的径向基函数隐式曲面重建算法。该算法主要思想是隐式曲面间的相互作用，利用椭球隐式曲面对径向基函数隐式重建曲面进行作用以达到约束目的。实验证明对表面光滑的点云重建后的效果十分理想，但对有尖锐特征信息的点云进行重建时，其结果却会出现肿胀现象。最后，针对椭球约束方法的缺陷提出了一种解决方法以及一种新的隐式曲面拼接算法。首先对点云进行自适应单元分解，然后对分解后的点云进行带有椭球约束的径向基函数隐式曲面重建，最后对这些局部曲面进行光滑拼接处理，生成一个整体模型。实验证明该方法具有重建效率高、保特征性强等优点。
【作者】武敬民；
【导师】李定主；
【作者基本信息】中北大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】点云精简；椭球约束；径向基函数；隐式曲面；拼接；

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