人体头像3D扫描与打印技术研究

发布时间：2017-05-28 03:04

  本文关键词：人体头像3D扫描与打印技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会的进步、科学技术的不断发展,单一的传统制造加工已然不能够满足市场需求;自上世纪80年代以来,RP(Rapid Printing)技术得到了快速发展,相继出现了立体光固化成型技术、激光烧结技术、粘结剂喷射打印技术、平滑的曲率打印技术、层压打印技术等;与此同时,3D扫描技术亦悄然兴起,3D扫描技术是通过摄取被拍摄物的外部轮廓信息的方式获取到被拍摄物的空间点云坐标,进而建立被拍摄物的拓扑结构,从而建立实物真实感模型的一项快速成型技术。传统制造加工技术与RP技术的结合在未来的加工制造业中必将会给制造业带来一次新的革命,因此研究RP技术中的3D扫描技术和打印技术十分必要。文章主要针对人体头像空间散乱点云数据的剖分算法进行研究,人体头像空间散乱数据点云Delaunay三角网格剖分所应用的理论;文章介绍了构建人体头像空间点云网格剖分所遇到的瓶颈问题,同时给予了该问题的相应的解决方法;并提出了无限分割空间点云样点集近似于平面二维点云集的优化剖分理论,并给予核心算法及流程的展示,同时对算法进行了剖分实例的展示,并且对建立的人体头像真实感模型进行了偏差分析,证明了该算法的可行性。文章阐述了实物点云数据读取完整性在曲面重构中的重要性;其次介绍点云是实物真实感模型再现的基础,如果摄取不到好的点云数据,无论如何在后期进行点云数据的处理,都会出现偏差,不能够得到精准的实物真实感模型。文章还主要讲述运用标定块标定的方式来对丢失点云进行再拾取,进而在理论上获取正确的丢失点云集的空间坐标;同时,本章还对整体面片划局部的过程及局部规整曲面网格划分给与了流程展示;并对最终生成实物真实感模型进行偏差分析。文章还介绍了光固化打印的工作原理;并针对所打印的工艺品模型进行节材方法的研究,并且进行实验验证、数据量化、对比分析;还介绍了光固化成型件的变形机理特点,以及变形件宏观变形的表现形式,研究了采用抽壳的方式抑制变形量问题。
【关键词】：人体头像 空间网格划分 点云拾取 光固化成型 节材
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.73
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 逆向工程技术概述10-11
• 1.1.1 逆向工程简介10-11
• 1.2 逆向工程（RP）技术的分类及其成型原理11-12
• 1.2.1 RP技术分类11-12
• 1.2.2 RP技术的成型原理12
• 1.3 三角网格重构技术发展现状12-14
• 1.3.1 三角网格剖分技术的概况12-13
• 1.3.2 三角剖分的研究进展13-14
• 1.4 实物逆向工程相关技术的研究现状14-15
• 1.5 论文研究的主要内容和意义15-17
• 1.5.1 论文研究的主要内容15-16
• 1.5.2 论文的研究意义16-17
• 第2章 人体头像Delaunay三角网格剖分17-27
• 2.1 人体头像的Delaunay三角网格剖分17-18
• 2.1.1 人体头像空间散乱点云剖分的瓶颈问题17
• 2.1.2 人体头像空间散乱点云的剖分解决方法17-18
• 2.2 人体头像点云数据的Delaunay三角剖分的局部构造18-19
• 2.3 人体头像所用的网格规整剖分规则19-21
• 2.3.1 人体头像空间网格划分所需的三角剖分准则20-21
• 2.3.2 人体头像空间网格剖分所需的Delaunay剖分特性21
• 2.4 人体头像网格划分所需要的平面Delaunay剖分算法21-22
• 2.5 人体头像点云划分的具体算法22-26
• 2.5.1 人体头像点云划分的算法流程22-23
• 2.5.2 算法的网格划分结果23-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 人体头像实物真实感模型曲面重建27-55
• 3.1 点云样点集完整采集的重要性27
• 3.2 不完整人像点云处理27-30
• 3.2.1 残缺点云的注册拼接28-30
• 3.2.2 获取点云数据的手段30
• 3.3 人物雕像空间网格的曲面构网30-43
• 3.3.1 人物雕像的空间点云获取及点云噪点分析30-33
• 3.3.2 人物雕像的多边形三角网格刻画及曲率分析33-36
• 3.3.3 三角网格多边形面片转化36-38
• 3.3.4 曲面网格的规整划分38-40
• 3.3.5 四边域网格拟合及偏差分析40-43
• 3.4 人物点云再拾取及曲面重构过程43-54
• 3.4.1 人体头像发丝处点云丢失分析及噪点偏差分析43-47
• 3.4.2 三角形网格多边形面化过程47-48
• 3.4.3 面片局部网格的规整划分48-51
• 3.4.4 点云再拾取过程的曲面面片拟合及偏差分析51-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第4章 光固化成型技术的节材方法及变形抑制研究55-64
• 4.1 立体光固化成型技术概述及原理55-56
• 4.1.1 光固化成型技术概述55
• 4.1.2 SLA的工作原理55-56
• 4.2 SLA的节材案例研究56-61
• 4.2.1 对比分析56-57
• 4.2.2 模型优化节材方法实例分析57-59
• 4.2.3 实验验证59-61
• 4.3 实体表面防变形方法研究61-63
• 4.3.1 防变形方法思想61-62
• 4.3.2 SLA防变形方案对比分析62
• 4.3.3 实验验证62-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第5章 结论与展望64-66
• 5.1 结论64
• 5.2 展望64-66
• 参考文献66-68
• 在学研究成果68-69
• 致谢69

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本文编号：401734