逆向工程中散乱点云模型孔洞修补技术研究

发布时间：2020-12-16 04:13

　　随着三维点云数据采集技术日趋成熟,利用先进测量设备能够实现在较短时间内快速采集物体表面海量高精度点云数据,而且由于其成本低、存储方便等原因使点云模型广泛应用于逆向工程、地形测绘、虚拟场景构建和医疗诊断等领域。完善的点云模型是下游应用的基础,但在实际点云数据采集过程中,由于操作技术、实物本身和测量环境等多种因素影响,导致采集的点云数据不完整,在点云模型上形成各类孔洞。点云模型孔洞缺陷的存在,不仅影响模型的显示效果,还对后续点云数据处理以及分析操作等产生较大影响,因此有必要对点云模型孔洞进行修补,进而保证点云数据完整性,为下游模型重构、快速成型和仿真分析等工作奠定基础。经过大量文献调研,本文在分析点云模型孔洞形成原因和现有孔洞修补方法的基础上对三维散乱点云模型孔洞修补技术分别从以下三个方面进行重点研究:(1)智能修补:对点云模型孔洞进行分类,分别将BP神经网络、RBF神经网络、ELM神经网络和逆向软件的孔洞修补方法应用于不同模型的不同类型人为孔洞,通过比较各种孔洞修补方法得到的修补点云偏差和程序运行时间总结出针对不同类型孔洞的修补策略,为其他点云模型自然孔洞智能修补提供参考。(2)并行修补... 

【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

接触式点云数据采集设备

内蒙古科技大学硕士学位论文-2-图1.2非接触式点云数据采集设备接触式测量和非接触式测量两类点云数据采集方法各有优劣，其适用性也各不一样，两类点云数据采集方法在测量设备、测量精度、测量效率、数据点数量及其局限性多方面对比如表1.1所示。表1.1点云数据采集方法对比点云数据采集方法测量设备测量精度测量效率数据点数量局限性接触式测量三维坐标测量机、关节臂测量机较高较慢较少对材质较软或型面复杂的物体测量难度大，且可能对被测物体表面造成破坏非接触式测量手持三维扫描仪、拍照式扫描仪较低较快较多对被测物体表面反射特性和测量环境要求较高，可能产生噪点或冗余点点云数据采集设备种类繁多，其工作原理也各不相同，按照点云数据采集设备工作原理分类的点云数据采集方法如表1.2所示。目前光学非接触式测量方法以其方便、高效等优点在逆向工程中得到普遍使用，其中又以三角测距法的应用最为常见，光学扫描仪有车载、机载、星载、手持和台式等多种使用方式，因此可以从多角度、不同扫描距离快速采集大型复杂实物表面点云数据。

内蒙古科技大学硕士学位论文-9-进而实现点云模型孔洞的精确、高效修补，这就对点云模型孔洞类型识别提出了新挑战。（2）并行修补：点云模型孔洞修补效果越来越好，但其算法也变得更加复杂，大大增加了计算量，降低了点云模型孔洞修补速度。目前点云模型孔洞修补研究基本都是针对单一孔洞，若将并行计算技术应用于点云模型孔洞修补中实现多个孔洞的并行修补可以减少孔洞修补时间，有效提高点云模型孔洞修补效率。（3）自动修补：目前大部分孔洞修补方法都是借助软件检测和提取点云模型孔洞边界的基础上进行孔洞修补，很多步骤均需通过人机交互完成，孔洞修补过程比较繁琐。将点云模型的孔洞识别技术与孔洞修补技术结合起来实现从残缺点云模型直接到完整点云模型的孔洞自动修补，减少人机交互工作量，提高点云模型孔洞修补自动化程度，使点云模型孔洞修补更加方便、高效。1.5本文研究内容及技术路线论文在综述逆向工程中点云模型孔洞修补研究的基础上，以实测散乱点云模型为研究对象，分析点云模型孔洞的形成原因，并在研究不同点云模型孔洞特点的基础上结合现有的孔洞分类方法，总结出点云模型孔洞的类型。为了便捷、高效、准确地修补点云模型孔洞，本文在课题组已有研究的基础上重点从智能修补、并行修补和自动修补三方面对散乱点云模型孔洞修补技术进行进一步研究，技术路线如图1.3所示。图1.3本文技术路线图


本文编号：2919511