網(wǎng)格重構(gòu)及特征提取技術(shù)研究.pdf

1、在計算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字幾何處理、CAD建模、數(shù)字娛樂等領(lǐng)域經(jīng)常需要對通過三維掃捕儀獲得的模型進(jìn)行數(shù)字化。一種是點云模型，以離散采樣點為基元的幾何模型，具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、存儲空間緊湊，表達(dá)復(fù)雜表面細(xì)節(jié)的能力等優(yōu)點。然而，點云模型一般不能直接被應(yīng)用，需對其進(jìn)行曲面重構(gòu)，這種處理方式也稱為逆向工程。另一種是網(wǎng)格模型，但通常的三維掃描系統(tǒng)一次只能得到物體的一個側(cè)面的數(shù)據(jù)，為了得到物體完整的數(shù)據(jù)信息，一般采用多視角，從多個角度進(jìn)行檢測和掃描，由于在

2、不同視角進(jìn)行測量的坐標(biāo)系統(tǒng)不同，所以必須將多視角下測量的網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，將其轉(zhuǎn)換到同一坐標(biāo)系下，然后進(jìn)行網(wǎng)格融合，得到整個表面的形狀信息。現(xiàn)在三角網(wǎng)格是3D應(yīng)用領(lǐng)域一種比較主流的模型表示方式，具有很多優(yōu)點，所以基于網(wǎng)格的特征提取具有很重要的理論及應(yīng)用價值。
　　 本文以點云和網(wǎng)格模型為研究對象，研究曲面網(wǎng)格重構(gòu)的兩種方式，即點云網(wǎng)格重構(gòu)和網(wǎng)格融合，這兩種方法的處理方式不一樣，應(yīng)用領(lǐng)域也不一樣。此外還研究了離散網(wǎng)格曲面的曲率計算

3、和特征提取。本文的研究成果主要分為以下三部分：
　　 (1)提出了基于點云幾何和形狀特征曲面網(wǎng)格重構(gòu)算法，該算法基于點云的幾何和形狀特征，首先根據(jù)點云的幾何分布進(jìn)行分類，然后再根據(jù)點的局部形狀特征進(jìn)行分類，接著對每類點進(jìn)行局部網(wǎng)格重構(gòu)，最后進(jìn)行后續(xù)處理以修補(bǔ)拓?fù)浜蛶缀五e誤。實驗結(jié)果表明該算法是強(qiáng)健和有效的，能生成高質(zhì)量的網(wǎng)格，并且能很好的保持模型的幾何和形狀特征。
　　 (2)提出了基于網(wǎng)格模型改進(jìn)的配準(zhǔn)算法，并根據(jù)該配

4、準(zhǔn)算法提出了基于網(wǎng)格重構(gòu)的網(wǎng)格融合算法，首先求出兩張網(wǎng)格曲面的重疊區(qū)域，然后刪除重疊區(qū)域的冗余三角形，對重疊區(qū)域的點云數(shù)據(jù)，進(jìn)行重采樣，接著對該部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，得到一張網(wǎng)格，然后再與原兩張網(wǎng)格在邊界進(jìn)行拼接，最后得到一張完整的曲面網(wǎng)格，實驗結(jié)果表明，該算法能有效地進(jìn)行網(wǎng)格融合，并且速度比較快，效率比較高。
　　 (3)研究并實現(xiàn)了離散網(wǎng)格曲面的幾種曲率計算方法，對各種方法的優(yōu)劣進(jìn)行了分析，然后在計算的曲率的基礎(chǔ)上，研究實現(xiàn)了幾