散亂點云邊界提取及孔洞修復算法研究.pdf

1、隨著計算機技術的不斷發(fā)展與進步,逆向工程技術在復雜模具的快速化修復和三維實體造型等諸多領域得到了廣泛的應用,其實質(zhì)就是對通過采用三維掃描設備采集得到的點云數(shù)據(jù)進行快速有效處理。在對模具進行掃描過程中,由于模具本身損壞或者視線遮擋等原因,不可避免地會出現(xiàn)點云數(shù)據(jù)不完整的情況,這將直接影響點云的后續(xù)處理效果,必須對點云進行前期處理。論文針對逆向工程中模具散亂點云數(shù)據(jù)缺損等問題,著重研究點云的邊界提取算法和孔洞修復算法,并以 Windows操

2、作系統(tǒng)為基礎,在 Visual C++6.0中,結(jié)合OpenGL編程技術完成點云處理軟件平臺的搭建,實現(xiàn)點云預處理功能,在以渦輪葉片等模具點云為對象的實驗中取得了預期效果,論文的主要工作如下:
　　(1)提出微切平面和平均場力法相結(jié)合的散亂點云邊界提取算法。采用基于kd-tree搜索的方法建立點云空間拓補關系,進行K鄰域快速搜索,以采樣點及其 K鄰域為參考依據(jù)建立微切平面,將其向微切平面上投影并對投影點進行參數(shù)化;根據(jù)鄰域點集在采

3、樣點處的場力大小之和可以表示點集的平均作用來識別點云的邊界特征點。最后,對邊界點進行NURBS曲線插值,提高邊界特征的視覺效果。
　　(2)提出一種結(jié)合隱式曲面和最速下降法的孔洞修補方法。首先對識別得到的孔洞特征多邊形進行均勻化處理,采用局部擴充的思路進行孔洞的二維修補;然后根據(jù)所采集的插值約束點和附加約束點擬合構造孔洞區(qū)域的隱式曲面;最后將新增點從平面向該曲面逼近完成對孔洞的修補。
　　(3)設計并實現(xiàn)三維點云處理軟件平臺