基于Delaunay細(xì)化的散亂點(diǎn)云曲面重建研究.pdf

1、逆向工程作為現(xiàn)代設(shè)計(jì)和制造的重要技術(shù)，是CAD/CAM領(lǐng)域縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造周期的重要手段之一，在汽車、文物考古、航空航天、武器裝備等行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的快速發(fā)展，獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)的手段更加豐富、快速、便捷，如何對(duì)散亂點(diǎn)云進(jìn)行曲面重建已成為逆向工程發(fā)展的瓶頸。本文采用Delaunay細(xì)化方法，對(duì)不同類型點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行曲面重建。具體內(nèi)容包括：
　　(1)基于Delaunay三角化曲面重建方法通常要求點(diǎn)云

2、密度滿足r采樣條件，不適合處理海量點(diǎn)云。提出了一種保留邊界的非均勻采樣算法，在保留邊界點(diǎn)云的前提下，根據(jù)不同曲面細(xì)節(jié)特征自適應(yīng)地調(diào)整點(diǎn)云密度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)簡(jiǎn)化后的點(diǎn)云可以較好地保留曲面邊界，且適用于基于Delaunay三角化曲面重建方法。
　　(2)提出了一種基于Delaunay細(xì)化噪聲點(diǎn)云曲面重建方法。首先，根據(jù)移動(dòng)最小二乘思想，引入抗差估計(jì)理論進(jìn)行局部代數(shù)球擬合，從而快速、穩(wěn)健地近似局部曲面；然后，利用AABB-tree對(duì)

3、曲面包圍球進(jìn)行劃分，快速查詢與線段相交的包圍球，采用并行化技術(shù)快速計(jì)算線段與曲面交點(diǎn)；最后，利用線段與曲面的交點(diǎn)不斷地進(jìn)行Delaunay細(xì)化，生成最終曲面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法曲面重建精度較高，生成的三角面縱橫比好。
　　(3)針對(duì)含尖銳特征的噪聲點(diǎn)云，提出了一種特征保留曲面重建方法。首先，采用Voronoi協(xié)方差矩陣法探測(cè)出初始特征點(diǎn)集，并利用特征線切向進(jìn)行聚類；其次，將各點(diǎn)移至其鄰域點(diǎn)沿特征線切向投影重心，以移動(dòng)的距離為優(yōu)先

4、權(quán)進(jìn)行均勻降采樣；然后，采用NNCrust算法生成特征線，并以角點(diǎn)附近的特征線切向?yàn)榧s束修復(fù)角點(diǎn)；最后，利用基于保護(hù)球的Delaunay細(xì)化方法網(wǎng)格化曲面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法可以完整地保留曲面尖銳特征，且具有較好的抗噪性。
　　(4)針對(duì)含少量離群點(diǎn)的噪聲點(diǎn)云，改進(jìn)了基于Voronoi協(xié)方差矩陣曲面重建方法。以隱函數(shù)梯度在Voronoi協(xié)方差矩陣形成的張量場(chǎng)內(nèi)的投影最大化為目標(biāo)，構(gòu)建隱函數(shù)微分方程，從而將曲面重建問(wèn)題轉(zhuǎn)化為廣義特