發(fā)布時間：2021-08-06 03:18

　　基于點云的曲面建模技術(shù)在智慧城市、虛擬現(xiàn)實和逆向工程等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,但建模過程仍存在很多困難,表現(xiàn)在點云數(shù)據(jù)中存在大量的噪聲,噪聲數(shù)據(jù)會影響點云局部特征的計算結(jié)果;海量的點云數(shù)據(jù)會影響曲面重建的效率;點云之間缺乏拓撲信息和明顯的邊界特征,而且物體表面曲率變化大,無法通過提取特征線的方法構(gòu)建三維模型。本文以復(fù)雜曲面物體的點云數(shù)據(jù)為研究對象,研究其建模過程中的關(guān)鍵技術(shù)。針對原始點云數(shù)據(jù)中存在的大尺度噪聲,研究基于統(tǒng)計分析的去噪方法。并針對均勻網(wǎng)格算法在簡化點云時造成主體點云細節(jié)丟失的局限性,提出一種基于曲率特征約束的點云精簡法。采用局部曲面擬合法計算點云的曲率,設(shè)置曲率閾值將點云劃分為平坦區(qū)和陡峭區(qū),在此基礎(chǔ)上采用均勻網(wǎng)格法進行精簡。針對傳統(tǒng)ICP算法依賴較好的初始位置的局限性,研究基于法線特征的粗配準方法,首先采用局部表面擬合法估計點云數(shù)據(jù)的法線,在此基礎(chǔ)上計算點云的FPFH特征,然后采用隨機采樣一致性算法進行點云初始配準。最后通過建立KD-Tree加快對應(yīng)點的搜索效率,并設(shè)定法向量閾值去除錯誤對應(yīng)點對ICP算法進行改進。針對點云網(wǎng)格重建過程中自動化程度低、精度差的問題,研究基于C... 

【文章來源】：山東科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１曲面建模在各個領(lǐng)域的應(yīng)用??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｕｒｖｅｄ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ?ｉｎ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｆｉｅｌｄｓ??

圖１．２本文技術(shù)路線??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?ｒｏａｄｍａｐ??本文圍繞復(fù)雜曲面點云重建中的關(guān)鍵技術(shù)進行研宄，具體章節(jié)安排如下：??第一章：緒論。本章首先介紹了基于點云的曲面重建技術(shù)在眾多領(lǐng)域中用前景。其次，在廣泛閱讀國內(nèi)外文獻的基礎(chǔ)上，總結(jié)并分析了點云配準面重建的國內(nèi)外研宄現(xiàn)狀。最后，針對曲面重建過程中存在的問題提出本主要研宄內(nèi)容。??第二章：點云數(shù)據(jù)獲取與處理基礎(chǔ)理論。本章對點云數(shù)據(jù)的獲取方式及進行研究，重點介紹了三維激光掃描技術(shù)，著重分析了該技術(shù)的測距原理特點。最后介紹散亂點云去噪的傳統(tǒng)方法、經(jīng)典ＩＣＰ配準算法和點云曲面軟件?Ｇｅｏｍａｇｉｃ?Ｓｔｕｄｉｏ。??第三章：點云去噪與精簡方法研究。首先針對點云中存在的大尺度噪聲，??用基于統(tǒng)計分析的點云去噪方法，討論在不同閾值條件下的去噪效果。然

針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域和不同的需求，三維數(shù)據(jù)獲取的方式也有比較大的區(qū)別，??并且依據(jù)不同的數(shù)據(jù)源，建模方法也存在差別ｔｗ。本節(jié)內(nèi)容將依據(jù)不同的分類??標準，將三維數(shù)據(jù)的獲取方式進行簡要的總結(jié)，其具體分類如圖２．１所示。??三維數(shù)據(jù)獲取方式????Ｉ?」????Ｉ?￣￣?￣１???測頭結(jié)構(gòu)原理｜?｜測量工作原理??Ｉ?１?｜???「■?■?????Ｉ???Ｉ????Ｉ???接觸式｜?｜非接觸式｜?｜主動測距｜?｜被動測距??Ｉ?１?＾１?Ｉ?１?￣￣ｌ?Ｉ?１?＜?＊?￣１??Ｉ?＾?ｍ?＾?脈、激干晉?ｆ??層盍械?Ｊ?孟光?沖光涉?罵?２．??析?《?測?Ｓ?￡?干?測三測?孟?茲??＠?Ｉ?｜?Ｉ?Ｉ?涉?１１１?Ｍ?Ｉｔ??機胃?＆?＃?覺覺??圖２．１三維數(shù)據(jù)獲取方式分類??Ｆｉｇ．２．１?Ｔｈｅ?ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?３Ｄ?ｄａｔａ?ｃａｐｔｕｒｅｄ?ｍｅｔｈｏｄ??依據(jù)測量設(shè)備測頭結(jié)構(gòu)原理的不同，可以將三維點云數(shù)據(jù)的獲取方式分為??接觸法和非接觸法兩大類［５２］。接觸法的測量原理是利用儀器自身的探針去依次??接觸被測目標，該探針可以進行精確定位。隨著傳感器技術(shù)和探頭的發(fā)展，接??觸式測量法可以依據(jù)需求測量特定區(qū)域的信息，從而減小了龐大的數(shù)據(jù)量，而??且精度可以達到微米量級［５３］，但由于其接觸式測量的特點使得測量效率極低。??而非接觸法則可以避免由于接觸物體造成的測量誤差和效率低等問題

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]面向虛擬現(xiàn)實的三維點云數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 楊煥宇.東華大學(xué) 2016
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碩士論文
[1]地面激光掃描三維模型重建技術(shù)研究[D]. 羅寒.東華理工大學(xué) 2016
[2]基于Delaunay生長法的三維點云曲面建模研究[D]. 朱化紅.成都理工大學(xué) 2016
[3]基于機載LiDAR和傾斜攝影的城市建筑物三維建模[D]. 向云飛.成都理工大學(xué) 2016
[4]基于車載三維激光掃描數(shù)據(jù)分類的路面提取研究[D]. 楊芳.昆明理工大學(xué) 2016
[5]點云數(shù)據(jù)預(yù)處理優(yōu)化算法的研究與應(yīng)用[D]. 朱文歡.廣東工業(yè)大學(xué) 2016
[6]基于三維激光掃描和數(shù)字攝影測量的古文物三維模型構(gòu)建研究[D]. 崔水軍.江西理工大學(xué) 2015
[7]三維模型去噪算法的研究及其在三維曲面重建上的應(yīng)用[D]. 羅格.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[8]基于地面激光點云的三維建模關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 朱新宇.中國石油大學(xué)(華東) 2015
[9]散亂點云精簡與自動拼接技術(shù)研究[D]. 俞濤.南昌大學(xué) 2015
[10]點云數(shù)據(jù)曲面重建算法及研究[D]. 劉為宏.燕山大學(xué) 2015



本文編號：3324966