逆向工程点云数据预处理技术研究
本文选题:三维点云数据 + K近邻搜索 ; 参考:《哈尔滨理工大学》2017年硕士论文
【摘要】:随着三维点云数据采集技术的不断发展,实体表面的数字化变得简单,同时精度更高。但是无论采用什么样的数据采集方法都会受到人为、环境等因素的影响,不可避免的存在测量误差,这些误差的存在将直接影响到三维重构模型的质量。同时随着测量精度的提高,采集到的物体表面数据点的数量十分的庞大,影响三维重构的效率。本文主要研究逆向工程中三维散乱点云数据处理技术,主要研究内容如下:在栅格空间划分的基础上,以给定的栅格边长对包围盒内数据点进行第一次空间划分,计算出划分后“黑体”占有率。在第一次栅格划分的基础上,综合考虑点云总数、点云的分布情况以及黑体“黑体”占有率,并定义了有效黑体,使得对于不同特征的点云数据其栅格边长的划分更加合理,加快K近邻搜索的速度。点云数据中的离群点和噪声点影响三维点云数据重构的质量,对这些噪声滤除同时保持物体表面的几何特征,提出了一种基于法矢修正的点云数据去噪平滑算法。采用数理统计方法滤除点云数据中的离群点,对于噪声点通过加权协方差矩阵估算初始法向量和曲率,将具有相似几何特征的点限制在法向量相似的区域,进而在三边滤波因子修正法矢的基础上,三边平滑降噪点的位置。该算法不仅能够对大的噪声信号有较好的滤除效果,对小噪声平滑的同时保持点云数据模型的尖锐及边缘特征。对常用的数据精简算法进行分析,提出了一种将曲率和法向量结合的数据精简算法,综合考虑曲率和法向量方向两个因素,避免了点云数据的过度精简。
[Abstract]:With the development of 3D point cloud data acquisition technology, the digitization of solid surface becomes simpler and more accurate. However, no matter what kind of data acquisition method is adopted, it will be affected by man-made, environmental and other factors, and there will inevitably be measurement errors, which will directly affect the quality of 3D reconstruction model. At the same time, with the improvement of measurement accuracy, the number of collected surface data points is very large, which affects the efficiency of 3D reconstruction. In this paper, the data processing technology of 3D scattered point cloud in reverse engineering is studied. The main contents are as follows: on the basis of grid space partition, the data points in the bounding box are partitioned for the first time with the given grid side length. Calculate the share of the "black type" after the division. On the basis of the first grid partition, the total number of point clouds, the distribution of point clouds and the "share of blackbody" are considered synthetically, and the effective blacktype is defined, which makes the partition of grid length for point cloud data with different characteristics more reasonable. Speed up K nearest neighbor search. The outliers and noise points in point cloud data affect the reconstruction quality of 3D point cloud data. A smoothing algorithm for point cloud data denoising based on normal vector correction is proposed to remove these noises and preserve the geometric features of the object surface at the same time. A mathematical statistical method is used to filter outliers in point cloud data. For noise points, the initial normal vectors and curvature are estimated by weighted covariance matrix, and the points with similar geometric characteristics are restricted to areas with similar normal vectors. On the basis of triangular-filtering factor modifying normal vector, triangulation smoothes the position of denoising point. The algorithm can not only filter the large noise signals but also keep the sharp and edge features of the point cloud data model while smoothing the small noise. Based on the analysis of common data reduction algorithms, a data reduction algorithm combining curvature and normal vector is proposed, which considers two factors, curvature and normal vector direction, and avoids the excessive reduction of point cloud data.
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP274
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 闫龙;;摄影测量点云数据精简研究[J];制造技术与机床;2010年07期
2 郑德华;;点云数据直接缩减方法及缩减效果研究[J];测绘工程;2006年04期
3 张量;王敏;;基于k邻域离散扩张的点云数据分割[J];软件导刊;2009年12期
4 周怡;周顾盛;;三维GIS数据的处理与提取方法的研究—以点云数据中提取树木为例[J];计算机应用与软件;2010年10期
5 李凤霞;饶永辉;刘陈;介飞;;基于法向夹角的点云数据精简算法[J];系统仿真学报;2012年09期
6 嵇俊;云挺;薛联凤;张浩平;;基于激光点云数据的复杂植物叶片重建方法[J];西北林学院学报;2014年05期
7 吴福生,丁玉成,卢秉恒;基于点云数据复杂曲面产品的快速开发[J];西安交通大学学报;2002年11期
8 胡雪芬,陈爱萍,童水光,单新潮;基于点云数据的鞋楦数控编程及其仿真[J];组合机床与自动化加工技术;2004年07期
9 陈飞舟;陈志杨;丁展;叶修梓;张三元;;基于径向基函数的残缺点云数据修复[J];计算机辅助设计与图形学学报;2006年09期
10 刘志军;;基于三坐标测量机的点云数据测量规划研究[J];黑龙江科技信息;2008年20期
相关会议论文 前10条
1 闫龙;;摄影测量点云数据精简研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 吴美金;;基于薄壁构件的点云数据提取[A];全国射线数字成像与CT新技术研讨会论文集[C];2009年
3 段文国;张爱武;蔡广杰;;基于VTK的点云数据绘制研究与实现[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
4 宋碧波;卢小平;卢遥;;基于点云数据的建筑物三维重建[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
5 张伟忠;张顺海;于德敏;;点云数据与建模软件的接口设计[A];全国第13届计算机辅助设计与图形学(CAD/CG)学术会议论文集[C];2004年
6 吕琼琼;杨晓晖;杨唐文;韩建达;庄严;;激光雷达点云数据的三维建模技术[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第二分册)[C];2009年
7 刘佳;张爱武;杨丽萍;;室内场景激光点云数据的三维建模[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
8 隋立春;张熠斌;赵旦;;基于MicroStation的机载LiDAR点云数据分类处理软件[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
9 黄承亮;吴侃;刘虎;;基于三维TIN的格网化点云数据特征提取[A];数字测绘与GIS技术应用研讨交流会论文集[C];2008年
10 杨铭;陈建峰;;基于CUDA的海量点云数据kNN查询算法[A];第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2012年
相关博士学位论文 前10条
1 赵江洪;古建筑散乱点云基准面的提取与拟合[D];武汉大学;2012年
2 谷晓英;三维重建中点云数据处理关键技术研究[D];燕山大学;2015年
3 胡峰俊;三维离散点云数据的预处理和配准技术研究[D];浙江工业大学;2015年
4 董秀军;三维空间影像技术在地质工程中的综合应用研究[D];成都理工大学;2015年
5 李晓捷;基于深度相机的三维人体重建及在服装展示方面的技术研究[D];天津工业大学;2016年
6 张坤;基于三维激光扫描的点云数据逆向重建算法研究[D];燕山大学;2016年
7 王岩;阵列激光三维成像点云数据配准技术研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2016年
8 张学昌;基于点云数据的复杂型面数字化检测关键技术研究及其系统开发[D];上海交通大学;2006年
9 王果;不同平台激光点云数据面状信息自动提取研究[D];中国矿业大学(北京);2014年
10 赵煦;基于地面激光扫描点云数据的三维重建方法研究[D];武汉大学;2010年
相关硕士学位论文 前10条
1 张磊;大型钢结构建筑安装质量检测与变形监测软件系统设计与实现[D];北京建筑大学;2015年
2 饶杰;基于激光点云数据的建筑物快速三维建模[D];中国地质大学(北京);2015年
3 李俊宝;TLS在古建筑物测绘及建模中的应用研究[D];长安大学;2015年
4 谢金坤;基于事故车辆车身变形的碰撞速度研究[D];长安大学;2015年
5 顾品荧;基于点云数据的基本款女西装样板生成系统研究[D];苏州大学;2015年
6 李国瑞;车载LiDAR点云中的车辆自动检测技术[D];长安大学;2015年
7 江静;建筑物LiDAR点云数据特征检测及配准关键技术研究[D];集美大学;2015年
8 梁子瑜;基于TLS点云数据的林分调查因子测定及收获估计[D];南京林业大学;2015年
9 喻W毶,
本文编号:1879897
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/1879897.html