【摘要】： 復(fù)雜曲面重構(gòu)是逆向工程實現(xiàn)自由曲面零件數(shù)字化仿制和改進的一項重要技術(shù),擁有非常廣闊的應(yīng)用前景。一般的曲面重構(gòu)都是由測量點云經(jīng)過預(yù)處理,三角網(wǎng)格剖分,點云分塊,然后對分塊點云分別進行曲面重構(gòu)。這類方法中的自由曲面重構(gòu)過程相當繁瑣費時,而且精度難以保證。由此,我們派生出由整塊的三角網(wǎng)格直接進行曲面重構(gòu)的思想,并且能夠?qū)崿F(xiàn)自動化,它可跳過復(fù)雜且難以控制的點云分塊環(huán)節(jié)。 通常對實物進行采樣的測量方法應(yīng)用較多的是非接觸式測量,我們一般運用的是激光掃描儀,這種測量方法所采得的數(shù)據(jù)點會包含許多隨機噪點,這些點的存在對點云的曲面重構(gòu)質(zhì)量有很大的影響�；谶@些隨機噪點是一種較高頻率分量的信號,我們派生出利用小波分析理論進行降噪,濾除這些隨機噪點,為接下來的復(fù)雜曲面重構(gòu)提供有利條件。 本文首先通過研究現(xiàn)有的測量設(shè)備數(shù)據(jù)采集的原理、方法及特點,通過大量零件表面數(shù)據(jù)的測量,比較自由曲面測量的各種手段,并采用TDV800型激光掃描儀測得典型零件的含有隨機噪聲散亂點云作為研究對象,對數(shù)據(jù)點進行數(shù)據(jù)拼合、濾波、精簡及坐標變換等預(yù)處理操作,其主要是研究利用小波技術(shù)進行降噪,即對信號進行多次小波分解,分解后得到近似系數(shù)和細節(jié)系數(shù),再對細節(jié)系數(shù)作用閾值抑制噪聲,重建信號達到降噪的目的。小波分解后,可以在各個層次選擇閾值,對噪聲成分進行抑制,手段更加靈活。更重要的是可以根據(jù)某些頻段分離出來的系數(shù)隨時間的變化,通過某些準則來確定其是信號本身所包含的信息,還是噪聲。 另外,在拓撲結(jié)構(gòu)重構(gòu)過程中,將散亂點云進行等間隔區(qū)域分割,采用三角網(wǎng)格剖分手段來建立點云在空間的完整拓撲結(jié)構(gòu),同時設(shè)計三角面片的存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并保存輸出三角面片,將所得三角面片進行四邊形劃分,利用參數(shù)化的曲線擬合所得的四邊形曲線網(wǎng)格的邊界線以及邊界線上的法線,再利用參數(shù)化曲面對四邊形面片進行整體構(gòu)造,通過將參數(shù)化面片與被構(gòu)造的數(shù)據(jù)點進行誤差比較,在誤差超出預(yù)設(shè)置值的情況下,再次對四邊形面片進行細分,再次擬合,直至達到要求為止。 針對本文各項研究,采用VC++編程開發(fā)工具結(jié)合OpenGL開放式圖形庫設(shè)計可視化應(yīng)用軟件以及MATLAB應(yīng)用軟件,通過葉子、葉片以及人臉等“點云”演示了軟件的可操作性及本文中提出的小波降噪理論以及自適應(yīng)網(wǎng)格擬合理論。
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH164
【圖文】：

由于數(shù)據(jù)量大，測量不可能對一個點重生測量誤差。在曲面造型中，數(shù)據(jù)點中的“跳點”和，“跳點”也稱“失真點”，通常由于測量設(shè)備的標化造成，若人工手動測量，還會由于操作誤差，如探此，測量數(shù)據(jù)的預(yù)處理首先是要從數(shù)據(jù)點集中找到可的數(shù)據(jù)掃描中，存在一個點與其相鄰的點偏距較大，斷“跳點”的方法有：檢查法：通過圖形終端，剔除用肉眼觀察到的與截面屏幕上的孤點。這種方法適合于數(shù)據(jù)的初步檢查，可大的異常點。檢查法：通過截面的數(shù)據(jù)的首末數(shù)據(jù)點，根據(jù)曲面截常為 3~4 階，再通過最小二乘法擬合得到一條擬合曲條曲線的歐氏距離，如果 e ≥ [ ε]，[ ε ]為給定的誤差，圖 3-3 所示。

圖 3-4 弦高差方法e method of the subtraction of the hypotenuse點與點之間不存在拓撲關(guān)系，首先必須在點與有較高的局部特性和極端特性，可根據(jù)以下兩橫比與局部頂點方向曲率。其中，三角面片的值。的是光順曲面，方向曲率定義為該頂點相交的變化，每個頂點的方向曲率可由三角網(wǎng)格曲面的縱橫比和曲率估計與整體點云的平均值相曲率估計的點和大縱橫比的三角面片的頂點即點，就可以把誤差點和與相連的三角面片從三三角網(wǎng)格中留下一個孔。這時可以通過孔洞的鄰幾何特性生成誤差點的新位置。

12,( ) ( ), , ; 0a bt bt a a b R aaψ ψ = ∈ ≠ (3.20)式中：a為尺度參數(shù)（伸縮參數(shù)）；b 為位移參數(shù)。這時，有2221 2,( ) ( ) ( )a bt bt a dt t dtaψ ψ ψ ψ∞ ∞ ∞ ∞ = = =∫ ∫ (3.21)即小波函數(shù)經(jīng)式（3.20）的方式伸縮和平移后的函數(shù)的范數(shù)等于原來小波函數(shù)的范數(shù)，所以，式（3.20）中的系數(shù)1a2 又稱為規(guī)范化因子。由于函數(shù)族{ },( )a bψ t是由ψ (t )生成的，有時稱小波函數(shù)ψ (t )為母小波。圖 3-9 給出了小波函數(shù)及伸縮平移后的圖像。

【引證文獻】

相關(guān)碩士學位論文 前2條

1 倪敏敏;基于幾何型的曲面重構(gòu)研究[D];江南大學;2010年

2 張保山;空間三維輪廓的非接觸式掃描測量及逆向工程研究[D];重慶大學;2011年

本文編號：2780439