散乱数据的曲面重构技术研究

发布时间：2017-05-09 20:07

  本文关键词：散乱数据的曲面重构技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代设计制造技术及计算机技术的快速发展，逆向工程在工业生产和社会生活等领域都获得了越来越广泛的应用。散乱数据的曲面重构技术是逆向工程研究领域的重要组成部分，如何提高曲面重构的速度和质量是本文研究的重点。本文在全面分析国内外逆向工程领域研究现状的基础上，对曲面重构技术的相关算法进行了深入研究，并设计开发曲面重构软件系统。本文主要的研究内容有如下几点： 通过对曲面造型理论的深入研究，我们提出一种可应用于曲线曲面重构的循环系数矩阵线性方程组求解的快速算法，该算法可以用代数形式反求插值方程的控制顶点，节省了插值矩阵逆矩阵求解过程所需的时间和存储空间，为后续曲面的快速重构提供了理论基础。 建立散乱数据的网格拓扑结构，先排除非边缘网格内的数据点，再采用Alpha-Shapes边缘提取算法对边缘网格内的数据点进行判断，，减少边缘点的判断次数，提高边缘提取效率。通过对最小二乘拟合理论的研究，采用最小二乘法将散乱数据点拟合成规则化的型值点，并在此基础上利用B样条曲线反求插值的快速算法，完成曲面的重构。 引入多分辨率分析的滤波思想，提出一种基于离散元的多分辨率光顺滤波算法，该算法在信号滤波领域有良好的效果。将其应用于曲面的光顺滤波，使得曲面在保持连续性的同时，曲面光顺性得到一定的提高。 本文曲面重构的相关算法，都用VC++软件开发工具予以编程实现。软件系统由数据处理、曲面重构、图形显示三大模块组成。相应的功能模块都用图标实现消息响应，显示模块采用OpenGL库函数编写，可以方便地对重构模型进行缩放，旋转，平移等操作，具有良好的人机交互界面。 本文初步的研究成果对于曲面重构的速度和质量都有一定的改进，并为课题后续曲面重构其它方面的研究打下了基础。
【关键词】：边缘提取 曲面拟合 曲面插值 多分辨率分析 光顺滤波
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH122
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题研究背景及意义9-12
• 1.2 逆向工程相关技术概况12-16
• 1.2.1 数据采集12-14
• 1.2.2 曲面重构理论及方法14-16
• 1.3 曲面重构软件系统的研究现状16-18
• 1.4 本文的主要研究内容18-19
• 第2章 参数曲面重构理论基础19-28
• 2.1 Bezier 曲线曲面及其性质20-21
• 2.1.1 Bezier 曲线的定义20
• 2.1.2 Bezier 曲面的定义20-21
• 2.1.3 Bezier 曲线曲面的性质21
• 2.2 B 样条曲线曲面及其性质21-24
• 2.2.1 B 样条曲线的定义22-23
• 2.2.2 B 样条曲面的定义23
• 2.2.3 B 样条曲线曲面的性质23-24
• 2.3 NURBS 曲线曲面及其性质24-27
• 2.3.1 NURBS 曲线的定义24-25
• 2.3.2 NURBS 曲面的定义25
• 2.3.3 NURBS 曲线曲面的性质和特点25-27
• 2.4 曲面重构造型方法的选用27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 曲线曲面快速重构的数学基础(循环系数矩阵线性方程组的求解)28-36
• 3.1 线性方程组的核函数28-32
• 3.2 循环系数矩阵线性方程组的求解32-34
• 3.3 类循环系数矩阵线性方程组的求解34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 散乱数据的曲面重构36-51
• 4.1 散乱数据的边缘提取算法36-41
• 4.1.1 建立点云数据的网格拓扑结构37
• 4.1.2 排除非边缘网格37-38
• 4.1.3 进行 Alpha-Shapes 条件判断38-39
• 4.1.4 实验结果39-41
• 4.2 最小二乘曲面拟合算法41-45
• 4.2.1 曲面方程的规范化41-42
• 4.2.2 平面方程的拟合42-43
• 4.2.3 高次曲面方程的拟合43
• 4.2.4 散乱数据的规则化43-44
• 4.2.5 实验结果44-45
• 4.3 曲线曲面插值重构45-50
• 4.3.1 B 样条曲线插值45-47
• 4.3.2 B 样条插值方程的快速求解47-48
• 4.3.3 B 样条曲面插值重构48-49
• 4.3.4 实验结果49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 多分辨率曲面光顺滤波算法51-62
• 5.1 多分辨率信号滤波51-58
• 5.1.1 离散基的定义51-52
• 5.1.2 多分辨率滤波算法52-54
• 5.1.3 实验结果54-58
• 5.2 多分辨率曲面光顺滤波58-60
• 5.2.1 B 样条曲线光顺滤波58-59
• 5.2.2 B 样条曲面光顺滤波59-60
• 5.3 本章小结60-62
• 第6章 曲面重构软件系统框架62-69
• 6.1 软件开发工具62
• 6.2 软件模块化设计62-65
• 6.2.1 数据处理模块63-64
• 6.2.2 曲面重构模块64-65
• 6.2.3 显示模块65
• 6.2.4 存储模块65
• 6.3 人机交互设计65-66
• 6.4 软件界面设计66-68
• 6.5 本章小结68-69
• 第7章 总结与展望69-71
• 7.1 研究总结69-70
• 7.2 今后工作展望70-71
• 参考文献71-74
• 致谢74-75
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果75

【参考文献】

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本文编号：353195