三维重建中体素的识别与处理研究

发布时间：2020-07-10 18:35

【摘要】：CAD/CAM、3D打印的广泛应用使得三维建模在机械、建筑、航天、医学等领域受到人们的充分重视。在三维建模出现之前,产品设计依靠二维工程图纸描述,如何将工程三视图和三维模型联系起来,将二维数据转化成三维数据模型是亟需解决的问题。计算机自动识别和理解工程三视图的核心在于利用知识表示、图形匹配、几何推理、语义提取等技术,自动获取工程图中各种显示描述及隐含的工程图元信息。利用计算机自动识别可以解决人机交互提取图元信息过程中的效率低下、准确性差以及依赖操作者的工程经验和专业知识等诸多缺点,快速、高效的提取三维实体的空间信息,提高三维重建效率。基于视图三维重建研究中,模型引导法是一种实用并有发展前景的方法。模型引导法包括基本体素的识别和体素之间的布尔运算,本文主要研究基本体素的自动识别问题。计算机自动识别体素投影的关键是对于视图中闭环图形的搜索和体素投影的提取。本文分析了现有的闭环搜索算法以及三维重建方法,对于视图闭环搜索和体素重建展开了研究,主要工作为:(1)分析基本体素的结构特征和三视图的投影特征,建立针对多种投影位置关系的基本体素投影的知识库。(2)研究提出了基于特征图元驱动的基本体素投影搜索方法,该方法首先遍历三视图寻找某一特征图元,将其作为基本体素的主特征投影,然后按照三视图投影规律,采用闭环搜索的方法逐步提取视图中的闭环图形,若其能与知识库中的基本体投影匹配,则将该闭环图形作为基本体素的其它投影;若其与知识库中的基本体投影不匹配,则依据该闭环图形特征并匹配知识库中基本体素投影特征还原得到基本体素的其它投影。(3)将基本体素的三个投影与投影知识库进行特征匹配,完成体素的识别,进而利用坐标转换提取体素的几何参数,为复杂实体三维重建奠定基础。本文以VC++6.0为开发平台,以OpenGL函数库为工具,对文中提出的算法进行了编码验证,证明了文中提出的算法的可靠性和可行性。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.7
【图文】：

三维建模,三维模型,机械零件

帮助人们摆脱了传统手工绘图工具，节省了设计与动，为现代机械设计制造业做出了重大的贡献。三维建模给设空间模型，并且包含实体的各项参数，在下游计算机辅助制造改和其它一些操作[2]。对于机械零件运用计算机辅助设计三维程中是否存在干涉现象以及对机械零件进行动力学、静力学分造可以进行数控加工。以零件三维模型为基础，更直观的体现，有助于产品的设计和制造，对于生产效率的提高和设计周期。三维建模途径有：商用 CAD 软件构建三维模型、基于视觉的扫描获得物体表面点云数据构建三维模型）和基于工程视图构件功能完善，对于复杂的图形和轮廓具有很强的处理功能，文件，通过标准格式可以进行转换，具有较强的数据交换能力户提供接口进行二次开发，因此使用范围广。商用 CAD 软件所示。

二维图形,工程三视图,三维重建,行业发展

经过扫描重建后的三维模型可以直接应用到 AR 或 VR 的场景中。图 1.2 为基于视觉的三维重建。图1.2 基于视觉的三维重建基于工程三视图的三维重建是利用传统机械行业发展过程中保存的二维图形信息提取对应三维实体的空间参数构建三维实体模型的一重要手段，也是计算机辅助设计中的重要技术。工程三视图作为通用设计语言，是表达设计思想和要求的重要工具，可以表达唯一的实体，其包含物体的长、宽、高几何参数，并且投影线条交错复杂，需要专业人员才能读懂设计意图。自 1973 年 Idesawa 首次发表关于由工程三视图重建三维模型[4]的文章以来，基于工程三视图的三维重建逐步受到计算机应用研究领域的重视。1.1.2 研究意义现代化制造业以及科技的快速发展使得 CAD/CAM 技术被广泛应用于机械、建

工程三视图,左视图

工程三视图

【参考文献】