基于Bézier曲线的点模型上采样算法研究
发布时间：2021-02-10 11:33
随着计算机理论和技术的不断发展,计算机辅助设计与制造技术（CAD/CAM）已经成为现代工业中设计开发研究人员必不可少的有力工具,应用遍布机械制造、工程设计、模拟仿真、医药卫生和数字娱乐等诸多领域。其中,自由曲线曲面造型技术已被广泛应用于现代工业中的产品设计与创新、模具改进、自动化加工与制造等方方面面。隐式或显式地对散乱点云进行曲面重构之后进行的上采样处理是点模型多分辨率处理重要步骤和关键技术。因此,研究直接以点模型为处理对象的上采样技术,能更好地表达出数据点数目不同时模型的层次细节,对模型的精细表示有着重大的意义。本文的工作主要包括以下四个方面：1.概括了基于最小二乘法和径向基函数的隐式曲面拟合方法,以及参数曲线曲面拟合的数学基础。曲面的描述一般分为显式和隐式两类,显式表达主要是参数曲面和三角形（或多边形）网格曲面,但难以处理噪声和采用分布不均匀的情况,同时表达复杂模型的代价太高；隐式表示主要是建立隐式曲面,对轻微噪声不敏感,适用于复杂模型的表示和各种集合操作和数学运算。2.详细比较了点云模型数据的三种组织形式：栅格结构、八叉树结构和KD-树结构。通过分析,选定效率高且编码简单的KD-...
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 引言
1.1 研究背景和意义
1.2 点云数据采集方法及数据类型综述
1.2.1 点云数据采集方法
1.2.2 离散数据点表示方法
1.2.3 点模型与网格模型的比较
1.3 本文的主要工作与内容安排
第2章 曲面拟合
2.1 相关概念
2.1.1 k-邻点
2.1.2 曲线曲面插值
2.2 三维隐式曲面重建
2.2.1 最小二乘拟合
2.2.2 加权最小二乘拟合
2.2.3 移动最小二乘拟合
2.2.4 径向基函数隐式曲面拟合
2.3 参数曲线
2.3.1 空间曲线的参数表示
2.3.2 Bezier曲线
2.3.3 B样条曲线
2.3.4 NURBS曲线
2.4 本章小结
第3章 点云模型增加采样点算法
3.1 点模型数据组织形式
3.1.1 体素栅格方法
3.1.2 基于八叉树的空间分割方法
3.1.3 基于KD-树的空间分割方法
3.2 三角网格模型的Loop细分方法
3.3 基于Bezier曲面的网格细分方法
3.3.1 Bezier曲面定义
3.3.2 求解新的控制点
3.4 本章小结
第4章 基于Bezier曲线的全局上采样算法
4.1 局部曲面建立与分析
4.1.1 求法矢
4.1.2 法矢调整
4.1.3 局部坐标变换
4.2 建立拓扑结构
4.2.1 k-邻点的投影与排序
4.2.2 不合理邻点剔除
4.3 局部上采样算法
4.3.1 求解控制点
4.3.2 求解插值点
4.4 全局上采样算法
4.5 实验结果与分析
4.5.1 实验结果
4.5.2 效果图
4.5.3 实验结果分析
4.6 本章小结
第5章 总结与未来工作
5.1 工作总结
5.2 本文算法的创新点
5.3 末来研究设想
参考文献
攻读硕士学位期间参与的项目及撰写的论文等
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一个新的线索KD树并行算法[J]. 焦良葆,陈瑞,张健. 工程图学学报. 2011(05)
[2]基于NURBS曲线拟合的刀具路径优化方法[J]. 赵鹏,楼佩煌,刘明灯,胡荣华. 计算机集成制造系统. 2011(07)
[3]八叉树编码与GPU加速结合的光线投射法[J]. 刘白林,黄舒舒,刘云卿. 西安工业大学学报. 2011(01)
[4]点云模型自适应增加采样点算法[J]. 庞旭芳,庞明勇. 小型微型计算机系统. 2010(11)
[5]三次Bezier曲线的一种双参数扩展及应用[J]. 杭后俊,余静,李汪根. 计算机工程与应用. 2010(31)
[6]插值细分三角网的三维物体重建技术[J]. 杜丽美,顾耀林. 计算机工程与应用. 2010(19)
[7]非平均化自适应Catmull-Clark细分算法[J]. 郑津津,朱巍,周洪军,沈连婠. 计算机应用与软件. 2010(01)
[8]KDT树:一种多维空间数据索引结构[J]. 邱永红,曾永年,邹滨. 计算机工程与应用. 2009(08)
[9]三维数字化尺寸检测在逆向工程中的研究及应用[J]. 张德海,梁晋,郭成,高军伟. 机械研究与应用. 2008(04)
[10]带噪声的点云数据的隐式曲面重建算法[J]. 杨军,诸昌钤. 西南交通大学学报. 2008(01)
本文编号：3027290
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 引言
1.1 研究背景和意义
1.2 点云数据采集方法及数据类型综述
1.2.1 点云数据采集方法
1.2.2 离散数据点表示方法
1.2.3 点模型与网格模型的比较
1.3 本文的主要工作与内容安排
第2章 曲面拟合
2.1 相关概念
2.1.1 k-邻点
2.1.2 曲线曲面插值
2.2 三维隐式曲面重建
2.2.1 最小二乘拟合
2.2.2 加权最小二乘拟合
2.2.3 移动最小二乘拟合
2.2.4 径向基函数隐式曲面拟合
2.3 参数曲线
2.3.1 空间曲线的参数表示
2.3.2 Bezier曲线
2.3.3 B样条曲线
2.3.4 NURBS曲线
2.4 本章小结
第3章 点云模型增加采样点算法
3.1 点模型数据组织形式
3.1.1 体素栅格方法
3.1.2 基于八叉树的空间分割方法
3.1.3 基于KD-树的空间分割方法
3.2 三角网格模型的Loop细分方法
3.3 基于Bezier曲面的网格细分方法
3.3.1 Bezier曲面定义
3.3.2 求解新的控制点
3.4 本章小结
第4章 基于Bezier曲线的全局上采样算法
4.1 局部曲面建立与分析
4.1.1 求法矢
4.1.2 法矢调整
4.1.3 局部坐标变换
4.2 建立拓扑结构
4.2.1 k-邻点的投影与排序
4.2.2 不合理邻点剔除
4.3 局部上采样算法
4.3.1 求解控制点
4.3.2 求解插值点
4.4 全局上采样算法
4.5 实验结果与分析
4.5.1 实验结果
4.5.2 效果图
4.5.3 实验结果分析
4.6 本章小结
第5章 总结与未来工作
5.1 工作总结
5.2 本文算法的创新点
5.3 末来研究设想
参考文献
攻读硕士学位期间参与的项目及撰写的论文等
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一个新的线索KD树并行算法[J]. 焦良葆,陈瑞,张健. 工程图学学报. 2011(05)
[2]基于NURBS曲线拟合的刀具路径优化方法[J]. 赵鹏,楼佩煌,刘明灯,胡荣华. 计算机集成制造系统. 2011(07)
[3]八叉树编码与GPU加速结合的光线投射法[J]. 刘白林,黄舒舒,刘云卿. 西安工业大学学报. 2011(01)
[4]点云模型自适应增加采样点算法[J]. 庞旭芳,庞明勇. 小型微型计算机系统. 2010(11)
[5]三次Bezier曲线的一种双参数扩展及应用[J]. 杭后俊,余静,李汪根. 计算机工程与应用. 2010(31)
[6]插值细分三角网的三维物体重建技术[J]. 杜丽美,顾耀林. 计算机工程与应用. 2010(19)
[7]非平均化自适应Catmull-Clark细分算法[J]. 郑津津,朱巍,周洪军,沈连婠. 计算机应用与软件. 2010(01)
[8]KDT树:一种多维空间数据索引结构[J]. 邱永红,曾永年,邹滨. 计算机工程与应用. 2009(08)
[9]三维数字化尺寸检测在逆向工程中的研究及应用[J]. 张德海,梁晋,郭成,高军伟. 机械研究与应用. 2008(04)
[10]带噪声的点云数据的隐式曲面重建算法[J]. 杨军,诸昌钤. 西南交通大学学报. 2008(01)
本文编号：3027290
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