本文關(guān)鍵詞：基于點(diǎn)云的牛體體積計(jì)算方法的研究與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：肉牛養(yǎng)殖業(yè)在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占有非常重要的地位,是與民生息息相關(guān)的產(chǎn)業(yè)。產(chǎn)肉量作為評(píng)定肉牛產(chǎn)量的重要標(biāo)準(zhǔn),更需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)定。體積參數(shù)作為牛體的基本幾何屬性,是研究其相關(guān)性的重要前提。針對(duì)這一問(wèn)題,本文主要利用計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)對(duì)基于點(diǎn)云的體積計(jì)算方法進(jìn)行研究,采用四面體剖分的方法對(duì)牛體點(diǎn)云進(jìn)行自動(dòng)化劃分,并對(duì)生成的四面體網(wǎng)格進(jìn)行優(yōu)化處理,最終實(shí)現(xiàn)牛體體積的計(jì)算。研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:(1)初始的四面體剖分:通過(guò)對(duì)比分析幾種常見(jiàn)四面體網(wǎng)格生成算法的優(yōu)缺點(diǎn),對(duì)Delaunay三角化方法進(jìn)行了深入研究。以三角剖分的計(jì)算幾何理論為基礎(chǔ),研究了凸包、Voronoi圖以及Delaunay三角化的概念原理及其生成準(zhǔn)則。在增量算法和局部變換法的基礎(chǔ)上采用增量變換算法生成初始的四面體網(wǎng)格,并在此基礎(chǔ)上引入隨機(jī)擾動(dòng)算法,提高剖分的四面體單元質(zhì)量。(2)邊界恢復(fù):在生成初始的四面體網(wǎng)格后,由于得到的是四面體凸包網(wǎng)格,需要加入約束條件,對(duì)牛體表面進(jìn)行邊界恢復(fù),邊界恢復(fù)主要包括邊恢復(fù)和面恢復(fù)。采用在丟失邊上添加輔助點(diǎn)的方法實(shí)現(xiàn)邊的恢復(fù);面的恢復(fù)是將空腔重新構(gòu)建為四面體網(wǎng)格并對(duì)生成的網(wǎng)格進(jìn)行標(biāo)記,然后消除標(biāo)記為體外的四面體。通過(guò)邊界恢復(fù)后可以得到約束性的四面體網(wǎng)格,能夠進(jìn)一步提高體積計(jì)算的精度。(3)網(wǎng)格優(yōu)化:根據(jù)四面體單元質(zhì)量度量方法對(duì)生成的四面體網(wǎng)格的質(zhì)量和尺寸進(jìn)行控制,通過(guò)薄元分解的方法消除網(wǎng)格中的四面體薄元,采用相鄰單元體間的局部變換以及網(wǎng)格光順技術(shù)生成均勻化的四面體網(wǎng)格。根據(jù)生成的優(yōu)化的四面體網(wǎng)格,利用行列式法計(jì)算牛體每個(gè)四面體的體積,各體積之和即為整個(gè)牛體的體積。通過(guò)采用簡(jiǎn)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)本文算法進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此算法計(jì)算得到的牛體體積的平均精度為91.4%,與具有規(guī)則形狀的幾何物體的體積計(jì)算精度相比,具有較小的誤差。由此可以得出,研究中采用對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行四面體剖分的方法對(duì)具有復(fù)雜表面特性的牛體有較好的適應(yīng)性,體積計(jì)算的精度也較高。
【關(guān)鍵詞】：網(wǎng)格生成 Delaunay四面體剖分 邊界恢復(fù) 網(wǎng)格優(yōu)化 體積計(jì)算
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S823;TP391.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 擬蒙特卡羅法11-12
• 1.2.2 投影法12
• 1.2.3 行列式法12-13
• 1.2.4 四面體凸包法13
• 1.3 研究?jī)?nèi)容13-15
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)15-16
• 第二章 四面體剖分相關(guān)理論與算法16-24
• 2.1 四面體網(wǎng)格生成算法16-19
• 2.1.1 八叉樹(shù)法16-17
• 2.1.2 推進(jìn)波前法17-18
• 2.1.3 Delaunay法18-19
• 2.2 四面體剖分的幾何基礎(chǔ)19-22
• 2.2.1 凸包19-20
• 2.2.2 Voronoi圖20-21
• 2.2.3 Delaunay三角化概念21-22
• 2.3 Delaunay三角化算法22-23
• 2.3.1 增量算法22-23
• 2.3.2 局部變換法23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 基于Delaunay四面體剖分的牛體體積計(jì)算24-40
• 3.1 算法設(shè)計(jì)24-25
• 3.2 初始的Delaunay四面體剖分25-28
• 3.2.1 生成外包四面體25-26
• 3.2.2 隨機(jī)擾動(dòng)26-27
• 3.2.3 增量變換法27-28
• 3.3 邊界恢復(fù)28-34
• 3.3.1 邊恢復(fù)28-31
• 3.3.2 面恢復(fù)31-34
• 3.4 網(wǎng)格優(yōu)化34-39
• 3.4.1 單元質(zhì)量度量34-35
• 3.4.2 消除四面體薄元35-37
• 3.4.3 網(wǎng)格光順37-39
• 3.5 牛體體積計(jì)算39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析40-51
• 4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)40-41
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果41-48
• 4.2.1 初始的四面體網(wǎng)格41-44
• 4.2.2 約束性四面體網(wǎng)格44-46
• 4.2.3 優(yōu)化后的網(wǎng)格46-48
• 4.3 數(shù)據(jù)分析48-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第五章 總結(jié)與展望51-52
• 5.1 總結(jié)51
• 5.2 展望51-52
• 參考文獻(xiàn)52-55
• 致謝55-56
• 作者簡(jiǎn)介56

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本文編號(hào)：393495