【摘要】：灰塑是廣州傳統(tǒng)建筑特有室外裝飾藝術(shù),其復(fù)雜的工藝和獨特的藝術(shù)表現(xiàn)風(fēng)格,使其成為世界非物質(zhì)文化遺產(chǎn)之一。但是對于灰塑的永久保存和工業(yè)化生產(chǎn)的問題,一直困擾著灰塑藝術(shù)家們。隨著逆向工程技術(shù)的不斷進(jìn)步,使這一問題有了解決的可能。逆向工程的體系結(jié)構(gòu)主要由點云數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)預(yù)處理、曲面重建以及快速制造等幾部分組成,其中曲面重構(gòu)是最為關(guān)鍵的技術(shù)。現(xiàn)代建模的主流技術(shù)是NURBS曲線曲面重構(gòu),由于灰塑復(fù)雜的藝術(shù)形態(tài),采用單張NURBS曲面描述灰塑作品比較困難,若使用多張,則處理曲面片問的拼接有一定難度,不僅運(yùn)算量大,還容易產(chǎn)生裂縫。針對NURBS曲面的不足,本文提出了一種更適用于灰塑作品重建的方法——一種智能的細(xì)分曲面方法,該方法通過低分辨率的控制網(wǎng)格和定義控制網(wǎng)格的細(xì)分規(guī)則來表示光滑曲面,規(guī)則簡單,拓?fù)溥m應(yīng)能力強(qiáng)。主要研究內(nèi)容如下：(1)提出一種針對灰塑點云特性的Delaunay三角化優(yōu)化算法。針對灰塑的“散亂點云”數(shù)據(jù)特性,本文對Delaunay三角化進(jìn)行了研究。Delaunay三角化一直是應(yīng)用最為廣泛的點云數(shù)據(jù)網(wǎng)格化算法之一,主要可以分為兩類：一種是將點云進(jìn)行區(qū)域性的分解,將每個區(qū)域進(jìn)行特殊標(biāo)注,并對每個區(qū)域進(jìn)行三角化,各個擊破的算法策略；一種是將攝取的點云數(shù)據(jù)進(jìn)行有序排列,每個點都標(biāo)記上對應(yīng)的坐標(biāo),把相鄰的兩個點作為三角形的兩個基點,再插入一個點,構(gòu)成三角形,以此重復(fù)在每個相鄰的點之間。通過研究這兩種算法的特性之后,本文將這兩種算法進(jìn)行了合成,并進(jìn)行了一定程度的改進(jìn),形成了一種更為高效的點云三角化算法,兩者結(jié)合后可以對任何一塊區(qū)域的點云集進(jìn)行Delaunay三角化,使用這種改進(jìn)后的方法,能更有效地實現(xiàn)由于灰塑復(fù)雜的藝術(shù)形態(tài)而導(dǎo)致點云數(shù)據(jù)邊界復(fù)雜區(qū)域過多難以網(wǎng)格劃分的問題。(2)提出一種針對灰塑曲面特性的網(wǎng)格方法。通過分析大量的灰塑作品的曲面特性,將點云網(wǎng)格的線條進(jìn)行特別的分類。運(yùn)用能量消耗最低的方法優(yōu)化點云網(wǎng)格的頂點坐標(biāo),再處理優(yōu)化處理之后的點云網(wǎng)格的重要點,最后把優(yōu)化的點云以線性方程的形式進(jìn)行計算。這種方法能夠提高點云數(shù)據(jù)處理之后的網(wǎng)格和灰塑作品的曲面之間的契合度,優(yōu)化有的網(wǎng)格質(zhì)量對后續(xù)的處理將起到重要作用,如果網(wǎng)格質(zhì)量太差,最后重建出來的灰塑曲面的質(zhì)量也會相應(yīng)降低。重建后的曲面將更為準(zhǔn)確的表達(dá)出灰塑作品的藝術(shù)氣息,使灰塑作品在未來的工業(yè)化運(yùn)用中有更大的實際應(yīng)用空間,減少人力成本,加速產(chǎn)品流水型生產(chǎn)。(3)提出一種針對灰塑作品點云數(shù)據(jù)特性的智能細(xì)分曲面算法灰塑作品有這樣一種特性,局部區(qū)域工藝精細(xì)度極高,局部區(qū)域工藝極其簡潔且形狀相似,針對這種點云數(shù)據(jù)的特性,本文提出一種智能的自感應(yīng)式Loop細(xì)分方法,利用這種方法可以有效地避免相識區(qū)域的重復(fù)性細(xì)分,通過計算曲面任意點的曲率,對所有點云的曲率進(jìn)行曲率相似性比較,這樣可以大大降低相似區(qū)域過度細(xì)分所產(chǎn)生的能源浪費(fèi)和計算負(fù)荷,同時可以對相似點云的區(qū)域進(jìn)行平滑處理,避免因過度相似而導(dǎo)致曲面產(chǎn)生斷痕。點云數(shù)據(jù)的細(xì)分曲面在邊界區(qū)域的奇異點C1連續(xù),文中提出基于自適應(yīng)Loop的網(wǎng)格細(xì)分方法,首先對三角網(wǎng)格模型進(jìn)行預(yù)處理,對三角網(wǎng)格進(jìn)行頂點優(yōu)化,得到擬合控制網(wǎng)格。然后對擬合控制網(wǎng)格中的頂點進(jìn)行修正,對頂點修正后的控制網(wǎng)格進(jìn)行拓?fù)湫螤顑?yōu)化,反復(fù)迭代求解,生成滿足要求的Loop細(xì)分曲面。
【圖文】：

供后續(xù)的Ｄｅｌａｕｎａｙ子三角網(wǎng)的合并使用。邊界點改動為：左終止點－左起逡逑始點－右起始點－右終止點，即刪除左邊起始點至左終止點、右終止點至右起始點之間逡逑的電，把剩余點合并。如圖２－２所示，邊界點（公式）與其相臨的電分別相連組成新逡逑的三角形，如圖（Ｃ）所示。逡逑尊尊逡逑（ａ）邐（ｂ）邐（ｃ）逡逑圖２－２邋Ｄｅｌａｕｎａｙ子三角網(wǎng)合并示意圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ２－２邋Ｄｅｌａｕｎａｙ邋ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ邋ｎｅｔ邋ｍｅｒｇｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑７逡逑

Ｒ？ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏ？邋ａｆｔｅｒ邋ｍｓｃｆｔｉｏｇ邋ｖｅｒｔｅｘ邋ＩＳ逡逑（ｂ）逡逑圖２－１插入新結(jié)點１６與老結(jié)點相連后的Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網(wǎng)的高效合成逡逑Ｆｉｇｕｒｅ２－１邋Ｔｈｅ邋ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ邋ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ邋ｏｆ邋Ｄｅｌａｕｎａｙ邋ｔｒｉａｎｇｌｅ邋ｎｅｔ邋ａｆｔｅｒ邋ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｎｅｗ邋ｎｏｄｅ逡逑１６邋ａｎｄ邋ｏｌｄ邋ｎｏｄｅ逡逑重構(gòu)合并后的Ｄｅｌａｕｎａｙ子三角網(wǎng)邊界點。合并后的Ｄｅｌａｕｎａｙ子三角網(wǎng)的邊界點逡逑需要改動，，供后續(xù)的Ｄｅｌａｕｎａｙ子三角網(wǎng)的合并使用。邊界點改動為：左終止點－左起逡逑始點－右起始點－右終止點，即刪除左邊起始點至左終止點、右終止點至右起始點之間逡逑的電，把剩余點合并。如圖２－２所示，邊界點（公式）與其相臨的電分別相連組成新逡逑的三角形，如圖（Ｃ）所示。逡逑尊尊逡逑（ａ）邐（ｂ）邐（ｃ）逡逑圖２－２邋Ｄｅｌａｕｎａｙ子三角網(wǎng)合并示意圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ２－２邋Ｄｅｌａｕｎａｙ邋ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ邋ｎｅｔ邋ｍｅｒｇｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑７逡逑
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP391.7

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊明菊;;單景掃描點云數(shù)據(jù)網(wǎng)模型的構(gòu)建方法研究[J];硅谷;2011年08期

2 張春成;;一種改進(jìn)的點云數(shù)據(jù)柵格算法[J];兵工自動化;2013年06期

3 徐偉恒;馮仲科;蘇志芳;胥輝;焦有權(quán);鄧歐;;一種基于三維激光點云數(shù)據(jù)的單木樹冠投影面積和樹冠體積自動提取算法[J];光譜學(xué)與光譜分析;2014年02期

4 劉亞文;龐世燕;左志奇;;蟻群算法的建筑立面點云數(shù)據(jù)提取[J];武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版);2012年11期

5 喜文飛;方源敏;李帥;李健;;一種新的激光點云數(shù)據(jù)精簡方法[J];測繪工程;2012年04期

6 何麗;李嘉;鄭德華;;基于柵格的點云數(shù)據(jù)的邊界探測方法[J];測繪工程;2013年03期

7 陳崇幫;歐新良;唐偉;李琦;;基于點云數(shù)據(jù)的去噪算法研究[J];長沙大學(xué)學(xué)報;2013年05期

8 錢錦鋒,陳志楊,張三元,葉修梓;點云數(shù)據(jù)壓縮中的邊界特征檢測[J];中國圖象圖形學(xué)報;2005年02期

9 李占賢;李振臣;陳杰;侯宇;;特殊工件掃描數(shù)據(jù)處理[J];機(jī)械工程師;2010年01期

10 夏永華;方源敏;陳杰;楊永明;左小清;;采空區(qū)點云數(shù)據(jù)的小波平滑方法[J];湖南科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 吳美金;;基于薄壁構(gòu)件的點云數(shù)據(jù)提取[A];全國射線數(shù)字成像與CT新技術(shù)研討會論文集[C];2009年

2 閆龍;;攝影測量點云數(shù)據(jù)精簡研究[A];第二十九屆中國控制會議論文集[C];2010年

3 段文國;張愛武;蔡廣杰;;基于VTK的點云數(shù)據(jù)繪制研究與實現(xiàn)[A];《測繪通報》測繪科學(xué)前沿技術(shù)論壇摘要集[C];2008年

4 宋碧波;盧小平;盧遙;;基于點云數(shù)據(jù)的建筑物三維重建[A];第二屆“測繪科學(xué)前沿技術(shù)論壇”論文精選[C];2010年

5 張偉忠;張順海;于德敏;;點云數(shù)據(jù)與建模軟件的接口設(shè)計[A];全國第13屆計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)（CAD/CG）學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

6 呂瓊瓊;楊曉暉;楊唐文;韓建達(dá);莊嚴(yán);;激光雷達(dá)點云數(shù)據(jù)的三維建模技術(shù)[A];2009年中國智能自動化會議論文集（第二分冊）[C];2009年

7 劉佳;張愛武;楊麗萍;;室內(nèi)場景激光點云數(shù)據(jù)的三維建模[A];《測繪通報》測繪科學(xué)前沿技術(shù)論壇摘要集[C];2008年

8 隋立春;張熠斌;趙旦;;基于MicroStation的機(jī)載LiDAR點云數(shù)據(jù)分類處理軟件[A];第二屆“測繪科學(xué)前沿技術(shù)論壇”論文精選[C];2010年

9 黃承亮;吳侃;劉虎;;基于三維TIN的格網(wǎng)化點云數(shù)據(jù)特征提取[A];數(shù)字測繪與GIS技術(shù)應(yīng)用研討交流會論文集[C];2008年

10 楊銘;陳建峰;;基于CUDA的海量點云數(shù)據(jù)kNN查詢算法[A];第四屆“測繪科學(xué)前沿技術(shù)論壇”論文精選[C];2012年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 張慶英;危房測量引入三維實景技術(shù)[N];中國測繪報;2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張學(xué)昌;基于點云數(shù)據(jù)的復(fù)雜型面數(shù)字化檢測關(guān)鍵技術(shù)研究及其系統(tǒng)開發(fā)[D];上海交通大學(xué);2006年

2 王果;不同平臺激光點云數(shù)據(jù)面狀信息自動提取研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2014年

3 趙煦;基于地面激光掃描點云數(shù)據(jù)的三維重建方法研究[D];武漢大學(xué);2010年

4 張會霞;三維激光掃描點云數(shù)據(jù)組織與可視化研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2010年

5 孫曉東;人體點云數(shù)據(jù)處理中若干問題的研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2012年

6 張帆;點云數(shù)據(jù)幾何處理方法研究[D];西北大學(xué);2013年

7 楊建思;機(jī)載/地面海量點云數(shù)據(jù)組織與集成可視化方法研究[D];武漢大學(xué);2011年

8 鐘良;LiDAR同機(jī)影像輔助點云分類相關(guān)技術(shù)研究[D];武漢大學(xué);2011年

9 敖建鋒;動態(tài)沉陷區(qū)地面激光掃描數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵問題研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2013年

10 張力寧;點云數(shù)據(jù)抗噪處理方法及其在葉片重建中的應(yīng)用研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 葉雯;楊樹活立木點云數(shù)據(jù)模型化研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2013年

2 鐘婷婷;基于特征的車身典型復(fù)雜曲面點云數(shù)據(jù)的分割[D];吉林大學(xué);2015年

3 劉金玲;基于隱函數(shù)實現(xiàn)點云數(shù)據(jù)重構(gòu)方法的研究[D];遼寧師范大學(xué);2009年

4 趙柳;基于點云數(shù)據(jù)的逆向技術(shù)研究與設(shè)計[D];中北大學(xué);2010年

5 杜小燕;點云數(shù)據(jù)的光順去噪與簡化技術(shù)的研究與實現(xiàn)[D];蘇州大學(xué);2009年

6 陳金銳;點云數(shù)據(jù)三維重建研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

7 張飛飛;點云數(shù)據(jù)簡化及三維曲面重構(gòu)[D];吉林大學(xué);2012年

8 桓秉邦;牙頜點云數(shù)據(jù)三維可視化研究[D];電子科技大學(xué);2012年

9 李偉;汽車座椅點云數(shù)據(jù)的精簡和三角曲面重構(gòu)[D];吉林大學(xué);2013年

10 李志良;基于點云數(shù)據(jù)的真三維建模方法研究[D];太原理工大學(xué);2014年

本文編號：2564453