點云模型的尖銳特征提取與分片分析.pdf

1、隨著三維掃描技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，直接通過三維掃描技術(shù)獲取物體形體信息的方法得到了廣泛的應(yīng)用，使得點云模型成為一種新興的數(shù)字媒體表達(dá)方式。近年來基于點的圖形技術(shù)已受到國際圖形學(xué)界的極大重視。其中進(jìn)行散亂點云的特征提取和分片處理是數(shù)字幾何處理的最重要最關(guān)鍵步驟之一，在曲面重建、形體繪制等應(yīng)用中都有著重大的現(xiàn)實意義。基于堅實的理論分析和實驗基礎(chǔ)，本文對從點云幾何性質(zhì)的計算，到特征保持的點云數(shù)據(jù)的簡化，再到點云模型尖銳特征的提取和尖銳特征誘導(dǎo)

2、的的分片分析等一系列問題進(jìn)行了深入的研究。
　　本文的主要工作包括以下四個方面：
　　給出了點云模型一系列幾何屬性的計算方法，通過K近鄰點主元分析方法計算點云的法向，同時采用多源點法向傳播方法調(diào)整點云法向。此外本文通過移動最小二乘方法計算點云的局部曲面擬合多項式，并為每個點計算投影殘差和曲率值。
　　基于八叉樹的空間剖分思想，本文提出一種特征保持的點云簡化算法。算法利用八叉樹對整個點云進(jìn)行空間剖分，并結(jié)合協(xié)方差分析和最

3、小二乘曲面擬合等方法來識別點云的特征點，然后采用聚類的方法對非特征點進(jìn)行簡化同時保留被識別的特征點，實現(xiàn)了保持點云特征的簡化算法。
　　提出了一種有效的提取點云模型尖銳特征曲線的算法。算法采用多步逼近的策略：首先根據(jù)每個點的局部最小二乘擬合曲面多項式計算每個點的投影殘差，并用絕對值較大的投影殘差標(biāo)識出潛在的尖銳特征點；然后通過主元分析和相關(guān)性分析平滑特征點；再對平滑后的特征點采用折線生長算法生成特征線；最后在模型的尖角區(qū)域為模型建

4、立角點來完善特征曲線。實驗結(jié)果表明，本文算法穩(wěn)定有效、能夠準(zhǔn)確捕捉點云模型的尖銳特征且具有一定的抗噪性。
　　為點云模型提供一種尖銳特征誘導(dǎo)的點云模型自動分片算法。該算法直接針對點云模型，在特征線約束下采用區(qū)域生長的方法分割點云數(shù)據(jù)。該算法無需對點云模型進(jìn)行三角化等預(yù)處理操作，得到的點云數(shù)據(jù)片的邊界整齊、幾何特征單一。實驗結(jié)果表明，該算法可以準(zhǔn)確對點云模型進(jìn)行分片，且算法具有較好的穩(wěn)定性，其可以較好滿足逆向工程等實際應(yīng)用的需要。<