点云处理方法研究及在文物虚拟复原中的应用

发布时间：2017-07-28 19:02

  本文关键词：点云处理方法研究及在文物虚拟复原中的应用

  更多相关文章： 逆向工程 点云预处理 LOP算子 点云均匀化 点云简化

【摘要】：秦皇陵兵马俑作为世界第八大奇迹,是学者们研究中国古代的政治、经济、文化等信息的重要载体,而发掘出土的秦俑多已破损,用逆向工程手段对破损的兵马俑碎片进行数字化采集得到的原始数据往往包含很多噪点,且这些碎片点云数据量大,使后续的虚拟拼合工作更为复杂。针对文物虚拟复原的需求,本文对文物点云模型的优化方法展开研究,研究工作如下：1、提出了基于改进LOP算子(Locally Optimal Projection)即局部最优投影算子的文物点云模型去噪与平滑方法。在点云模型去噪处理中采用加权LOP算子即WLOP算子,解决了LOP算子在去噪过程中对点云模型边缘处理效果不理想的问题；在点云模型平滑处理中采用散乱点云保凸插值方法改进LOP算子,有效避免了在平滑处理过程中导致的点云模型局部体积收缩问题,提高了点云模型质量。2、提出了基于粒子仿真和自适应曲率采样相结合的点云简化算法,该算法针对粒子仿真简化后容易出现空白区域和自适应曲率采样容易导致点云模型细节流失的不足,采用两种方法相结合的点云简化算法,解决了传统单一算法中出现的效率低下和简化效果不佳的问题,在保证点云规模精简的同时,有效地保留了原始模型的显著几何特征,为后续处理过程提供了可靠的数据来源。3、设计并实现了基于兵马俑点云模型的优化系统,该系统具有点云自动去噪、散乱点云均匀化以及点云的特征保持简化三个功能。将上述研究方法应用在文物模型数据的优化过程中,较好的保留了文物模型的细节特征,为后续的文物拼接过程奠定了数据基础。
【关键词】：逆向工程 点云预处理 LOP算子 点云均匀化 点云简化
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：K85;TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景与历史意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 点云去噪研究现状11-12
• 1.2.2 点云简化研究现状12-13
• 1.2.3 国内相关机构研究现状13-14
• 1.3 本文研究内容14
• 1.4 文章的组织结构14-16
• 第二章 点云处理技术概述16-24
• 2.1 数据获取16-19
• 2.1.1 三维建模方法16-17
• 2.1.2 测量方法17-18
• 2.1.3 基于激光扫描仪的建模18-19
• 2.2 点云数据类型19-20
• 2.3 点云数据预处理20-22
• 2.3.1 点云去噪与平滑20-21
• 2.3.2 补洞21-22
• 2.3.3 点云简化22
• 2.4 本章小结22-24
• 第三章 基于改进LOP算子的点云去噪与平滑对比研究24-34
• 3.1 背景介绍24-26
• 3.1.1 噪声的产生24-25
• 3.1.2 LOP算子25-26
• 3.2 基于WLOP算子的点云去噪26-29
• 3.2.1 WLOP算子26-27
• 3.2.2 WLOP算法步骤27-28
• 3.2.3 实验结果及分析28-29
• 3.3 点云平滑29-33
• 3.3.1 改进的LOP平滑算子30-32
• 3.3.2 实验结果及分析32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 基于特征保持的点云简化34-44
• 4.1 相关概述34-35
• 4.2 常用的散乱点云精简方法35-37
• 4.2.1 包围盒法35-36
• 4.2.2 均匀网格法36
• 4.2.3 随机采样法36
• 4.2.4 曲率采样法36-37
• 4.2.5 粒子仿真法37
• 4.3 粒子仿真-自适应曲率采样简化算法37-42
• 4.3.1 粒子仿真-自适应曲率采样算法简介37-38
• 4.3.2 粒子仿真-自适应曲率采样算法流程38-40
• 4.3.3 粒子仿真-自适应曲率采样算法实验结果40-42
• 4.4 本章小结42-44
• 第五章 兵马俑三维模型优化系统的设计与实现44-50
• 5.1 系统流程44-45
• 5.2 系统设计45
• 5.3 系统开发环境45-46
• 5.4 应用展示46-48
• 5.5 本章小结48-50
• 总结与展望50-52
• 本文小结50
• 未来工作展望50-52
• 参考文献52-58
• 致谢58

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本文编号：585518