基于GPU加速的三維掃描重建系統(tǒng).pdf

1、計(jì)算機(jī)三維重建技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，它是指對(duì)三維物體建立適合計(jì)算機(jī)表示和處理的數(shù)學(xué)模型，是在計(jì)算機(jī)環(huán)境下對(duì)其進(jìn)行處理、操作和分析其性質(zhì)的基礎(chǔ)，也是在計(jì)算機(jī)中建立表達(dá)客觀世界的虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)，包括數(shù)據(jù)獲取、預(yù)處理、點(diǎn)云拼接和特征分析等步驟。
　　 對(duì)于逆向工程中的三維重建，其數(shù)據(jù)主要來源于三維掃描儀。用三維掃描儀獲取物體表面的坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)交給建模軟件來進(jìn)行網(wǎng)格化渲染等操作，以實(shí)

2、現(xiàn)三維重建。其中，點(diǎn)云數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化是一個(gè)比較耗時(shí)的過程，對(duì)于百萬級(jí)數(shù)量的點(diǎn)云，網(wǎng)格化需要數(shù)分鐘才能完成。而且，掃描操作相對(duì)是一個(gè)比較慢速的過程，用戶不能交互式的觀察掃描結(jié)果。因此，提高點(diǎn)云數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化速度對(duì)于三維重建效率的提升顯得尤為重要。
　　 隨著GPU的發(fā)展，其并行數(shù)據(jù)處理能力已經(jīng)大大超出同價(jià)位的CPU。本文針對(duì)GPU的特性進(jìn)行了分析，提出了GPU的并行網(wǎng)格化算法，相對(duì)于CPU的網(wǎng)格化算法，速度提升了一個(gè)數(shù)量級(jí)。我們將其應(yīng)

3、用于三維掃描儀，對(duì)于掃描后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)網(wǎng)格化，速度有了大幅提升，而且使得在掃描三維物體時(shí)，能實(shí)時(shí)的對(duì)已掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了掃描過程中的交互顯示。
　　 在數(shù)據(jù)處理階段，提出了一種利用GPU快速創(chuàng)建八叉樹的算法，它具有兩個(gè)非常新穎的特征:第一，充分利用GPU的細(xì)粒度并行特性實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)構(gòu)建八叉樹。不同于傳統(tǒng)方法的是，GPU創(chuàng)建八叉樹時(shí)按照層次順序遍歷:每次運(yùn)算時(shí)，并行處理同一深度的八叉樹節(jié)點(diǎn)，最大化GPU的并行性能。第二，為了