面向多视角文物点云数据的三维重建技术研究与系统实现

发布时间：2024-10-21 20:56

　　随着世界文化产业的不断发展壮大,从各地出土的文物作为历史文明的见证、成千上百年来社会发展进步的缩影,其保护工作逐渐被大众和有关部门重视起来。同时,三维重建技术的进一步普及,为文物的永久性保存提供了有力的工具,为更深层次的文物数据分析提供支持,充分提升了文物的应用研究价值。本课题利用三维重建技术,采用更为高效的改进算法组合,旨在为对文物数据的采集量身打造一套三维重建方案,并建立起文物数据可视化系统。从而最大程度地将文物的完整模型进行数字化保存,实现对文物数据的保护工作。在三维重建技术的特征检测阶段,本文使用了多种点云特征匹配算法,将算法由原本的二维形式推广到三维空间,并运用到实际的文物点云数据当中。根据结果相互比较,总结出每种算法的使用范围,以便能够根据不同文物的特征,选择较为合适的特征匹配方案。在三维重建技术的配准阶段,本文提出了一种基于迭代最近点的配准加速算法。该算法以解决传统算法存在的问题为出发点,采用新定义的目标函数以及新的选点策略来加速配准进程。同时,利用多组数据对改进算法的效果进行验证,并应用于实际的文物点云数据,验证了改进算法的优越性和鲁棒性。在三维重建技术的表面重构阶段,本...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究目的和意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 三维重建技术研究现状
        1.3.2 点云配准算法研究现状
        1.3.3 当前存在的主要问题
    1.4 本文的研究内容及组织结构
第2章 三维点云特征检测方法研究
    2.1 特征点检测的标准
    2.2 基于SIFT算法的特征检测
        2.2.1 算法的三维推广
        2.2.2 检测结果及分析
    2.3 基于Harris算法的特征检测
        2.3.1 算法的三维推广
        2.3.2 检测结果及分析
    2.4 基于搜索邻域算法的特征检测
        2.4.1 搜索邻域的设置
        2.4.2 实验结果的统计与分析
    2.5 本章小结
第3章 三维点云配准方法研究
    3.1 传统算法及其变种的分析
        3.1.1 传统算法的概述
        3.1.2 传统算法存在的问题
    3.2 改进算法的提出
        3.2.1 目标函数的改进
        3.2.2 点对选取的改进
    3.3 改进算法的实现
        3.3.1 点云法向信息的计算
        3.3.2 点云的存储与组织形式
    3.4 实验结果及分析
        3.4.1 相关参数的设置实验
        3.4.2 与另一种简单策略的比较
        3.4.3 改进算法的配准实验
    3.5 本章小结
第4章 三维点云表面重构方法研究
    4.1 基于Poisson算法的表面重构
        4.1.1 传统算法的实现原理
        4.1.2 基于线性插值的改进
        4.1.3 实验结果及分析
    4.2 基于三角贪婪算法的表面重构
        4.2.1 算法的实现原理
        4.2.2 算法局限性的分析
        4.2.3 实验结果及分析
    4.3 表面重构的孔洞修补方案
        4.3.1 拟合函数的构建
        4.3.2 平滑处理修复
        4.3.3 数据重采样修复
        4.3.4 修复结果及分析
    4.4 本章小结
第5章 三维点云可视化系统的设计与实现
    5.1 系统需求分析
    5.2 系统设计
        5.2.1 功能模块设计
        5.2.2 系统结构设计
        5.2.3 开发环境及工具
    5.3 系统模块的实现
        5.3.1 输入输出处理模块
        5.3.2 三维重建算法处理模块
        5.3.3 用户交互处理模块
    5.4 系统功能测试
        5.4.1 输入输出模块功能测试
        5.4.2 三维重建模块功能测试
        5.4.3 用户交互模块功能测试
    5.5 文物数据三维重建结果的展示
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其它成果
致谢



本文编号：4008114