三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的精簡(jiǎn)與平滑處理算法.pdf

1、逆向工程技術(shù)是進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)的先進(jìn)制造技術(shù),其已發(fā)展成為 CAD中的一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的研究領(lǐng)域。三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理技術(shù)是逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)之一,其中數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)與平滑技術(shù)是數(shù)據(jù)處理的兩個(gè)重要組成部分,決定著后續(xù)曲面建模的質(zhì)量和效率,具有十分重要的研究意義。本文對(duì)一種新型的三維掃描測(cè)量系統(tǒng)——基于標(biāo)記點(diǎn)的流動(dòng)式三維掃描測(cè)量?jī)x得到的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特征進(jìn)行了分析,針對(duì)其散亂分層的特點(diǎn)提出了一種有序化的精簡(jiǎn)方法,主要的研究?jī)?nèi)容有以下幾個(gè)方面:

2、>　　1.提出并實(shí)現(xiàn)了一種R樹與八叉樹相結(jié)合的空間索引方法,能夠快速準(zhǔn)確地獲取局部點(diǎn)云數(shù)據(jù),保證良好的數(shù)據(jù)檢索效率。該方法利用工件表面的標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo),結(jié)合R-tree和八叉樹原理,建立點(diǎn)云的空間索引:首先計(jì)算包含所有點(diǎn)云數(shù)據(jù)點(diǎn)的最小空間矩形,將該空間矩形劃分成相同大小的三維網(wǎng)格;然后根據(jù)分布于工件表面的標(biāo)記點(diǎn)的已知三維坐標(biāo),以包含標(biāo)記點(diǎn)的三維網(wǎng)格為中心對(duì)所有包含數(shù)據(jù)點(diǎn)的三維網(wǎng)格進(jìn)行聚類運(yùn)算;對(duì)于包含數(shù)據(jù)點(diǎn)的三維網(wǎng)格,根據(jù)設(shè)定的分裂條

3、件對(duì)其進(jìn)行八叉樹分裂,直至所有的三維網(wǎng)格都收斂。
　　2.根據(jù)實(shí)際工程應(yīng)用中的需求,針對(duì)激光掃描儀所得三維點(diǎn)云的散亂分層的特點(diǎn),提出并實(shí)現(xiàn)了一種有序化精簡(jiǎn)方法。首先獲取以點(diǎn)云空間索引的葉節(jié)點(diǎn)為中心的27個(gè)空間網(wǎng)格中的點(diǎn)云數(shù)據(jù),將其作為局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行最小二乘平面擬合,根據(jù)參考平面的法向量信息建立局部參考坐標(biāo)系;將點(diǎn)云數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到局部坐標(biāo)系下后,依據(jù)局部坐標(biāo)系建立參數(shù)坐標(biāo)系,對(duì)局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)化;然后利用數(shù)據(jù)點(diǎn)的局部坐標(biāo)

4、與參數(shù)化坐標(biāo)擬合二次曲面,并在二次曲面上進(jìn)行有序化采樣;最終將采樣點(diǎn)轉(zhuǎn)換到工件坐標(biāo)系后,得到有序的精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)點(diǎn)集。
　　3.根據(jù)理論研究成果,在Windows XP平臺(tái)上采用Microsoft Visual C++進(jìn)行了系統(tǒng)集成開發(fā)。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的索引結(jié)構(gòu)創(chuàng)建速度較快,可以快速準(zhǔn)確地獲得局部型面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。精簡(jiǎn)效果方面,經(jīng)本課題中算法精簡(jiǎn)后的點(diǎn)云由散亂分層變?yōu)閱螌?不僅較好地保留了工件原有的型面細(xì)節(jié)特征,而且點(diǎn)