【摘要】：近年來,激光掃描技術(shù)的迅猛發(fā)展極大地促進(jìn)了測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步,基于激光掃描技術(shù)的物體表面三維空間信息測(cè)量技術(shù)為測(cè)繪領(lǐng)域提供了一種全新的測(cè)量方式。激光掃描測(cè)量成果以點(diǎn)云數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn),基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的曲面重建技術(shù),在逆向工程、文化遺產(chǎn)保護(hù)和智慧城市建設(shè)等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。本文從提高重建效率、非均勻點(diǎn)云重建和尖銳特征曲面重建三個(gè)方面展開,研究了激光掃描儀獲取的散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)三角網(wǎng)格曲面重建技術(shù)。論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:1.為適應(yīng)海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)重建效率提出的嚴(yán)苛要求,設(shè)計(jì)了一種基于二維投影的散亂點(diǎn)云快速曲面重建方法。利用點(diǎn)云的局平特性把三維空間中的點(diǎn)云變換到二維平面上并進(jìn)行平面Delaunay三角剖分;篩選Delaunay近鄰點(diǎn)并把拓?fù)溥B接關(guān)系映射到三維空間;剔除非流形三角面片和重復(fù)三角面片以獲取準(zhǔn)確重建結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法提高了曲面重建效率,降低了曲面重建復(fù)雜度。2.針對(duì)?-shape算法不適用于非均勻點(diǎn)云重建的問題,提出了一種基于局部特征尺寸的非均勻點(diǎn)云自適應(yīng)?-shape曲面重建算法。該算法依據(jù)k-鄰域點(diǎn)計(jì)算公共極點(diǎn),提高了局部特征尺寸計(jì)算的準(zhǔn)確性;利用局部特征尺寸精簡(jiǎn)點(diǎn)云數(shù)據(jù),減少了點(diǎn)云數(shù)量,剔除了點(diǎn)云中的冗余數(shù)據(jù);推導(dǎo)了參數(shù)?、局部特征尺寸和相鄰點(diǎn)間距之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,實(shí)現(xiàn)了?的動(dòng)態(tài)調(diào)整以及非均勻點(diǎn)云的自適應(yīng)重建。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法能夠自適應(yīng)地重建出非均勻點(diǎn)集的表面。3.針對(duì)現(xiàn)有法向一致性調(diào)整算法效率不高、準(zhǔn)確度低的問題,提出了一種引入曲面變分的法向一致性調(diào)整算法。利用主成分分析法估算點(diǎn)云的曲面變分并據(jù)此區(qū)分平緩點(diǎn)與非平緩點(diǎn);采用縮小待調(diào)整法向的搜索范圍和增加每次搜索時(shí)法向傳播個(gè)數(shù)的策略提高效率;采用約束法向傳播方向的方法保證準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法能得到準(zhǔn)確的法向調(diào)整結(jié)果,且算法效率較已有方法更高。4.針對(duì)現(xiàn)有曲面重建算法不能很好地重建出點(diǎn)云模型尖銳特征的缺陷,提出了一種點(diǎn)-線-面遞進(jìn)式尖銳特征曲面重建算法。采用k-鄰域點(diǎn)迭代加權(quán)法獲取了點(diǎn)云準(zhǔn)確法向;利用法向聚類和平面擬合從候選特征點(diǎn)中篩選出特征點(diǎn);依據(jù)特征點(diǎn)生長(zhǎng)方向和主方向的相互關(guān)系重建特征線;按照最小二乘原理修復(fù)角點(diǎn);以特征線為約束重建尖銳特征點(diǎn)云曲面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法不僅能夠準(zhǔn)確計(jì)算尖銳特征區(qū)域的點(diǎn)云法向,還能準(zhǔn)確提取出點(diǎn)云模型的特征點(diǎn)并凸顯模型的尖銳特征。
【圖文】：

八叉樹劃分結(jié)束。八叉樹剖分的示意圖如圖 2.1 所示。圖 2.1 八叉樹剖分示意圖2.1.2 kd 樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)kd 樹是 Bentley 于 1975 年把二叉樹推廣到 k 維空間而構(gòu)建的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其建立規(guī)則為： 維空間數(shù)據(jù)在根節(jié)點(diǎn)處按照第一個(gè)維度被剖分成左右兩棵子樹，然后用未使用的

第二章 曲面重建基礎(chǔ)理論距離點(diǎn)k1p 最近的點(diǎn)jp ，則jPV 就是點(diǎn)jPV 開始，作線段jpk1p 的中垂線與jPV Voronoi 單元的邊界上，然后作線段點(diǎn)q，重復(fù)上述操作，，直到有一條中垂點(diǎn)即是點(diǎn)k1p 的 Voronoi 單元。種特殊形式的三角剖分，具有最大空?qǐng)A建的重要理論基礎(chǔ)。間中的點(diǎn)集 1, 2 ,iP p i n創(chuàng)建點(diǎn)使用直線段連接在一起，即可創(chuàng)建采三角剖分。Delaunay 圖與 Voronoi 圖互
【學(xué)位授予單位】：戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P225.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2651872