點(diǎn)云管道曲面重構(gòu).pdf

1、逆向工程是近年來發(fā)展非常迅速的一個研究領(lǐng)域，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，是CAD/CAM領(lǐng)域縮短產(chǎn)品再設(shè)計(jì)與制造周期的重要技術(shù)之一。而曲面重構(gòu)問題正是逆向工程中的關(guān)鍵內(nèi)容。而隨著坐標(biāo)測量設(shè)備的發(fā)展，對實(shí)體表面能夠方便地采樣得到規(guī)模龐大、分布密集、無規(guī)律且無拓?fù)溥B接信息的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，依據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息重構(gòu)實(shí)體模型已成為人們研究的熱點(diǎn)問題，可將其形象地稱為點(diǎn)云數(shù)據(jù)曲面重構(gòu)。
　　 本文以管道曲面的采樣點(diǎn)云數(shù)據(jù)為對象，提出了基于擬合局部圓柱面法和擬

2、合密切拋物曲面法擬合管道曲面中心軸線，并計(jì)算曲面上點(diǎn)的微分幾何性質(zhì)，從而將散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)移動到曲面的中心軸線上，然后將中心軸線上點(diǎn)利用最小二乘法擬合出B樣條曲線，最后將樣條曲線作為中心軸線，繪制管道曲面，從而可以通過修改控制頂點(diǎn)實(shí)現(xiàn)重構(gòu)曲面的調(diào)整。
　　 主要布局結(jié)構(gòu)如下：文中第一章主要回顧了點(diǎn)云曲面重構(gòu)的研究意義、點(diǎn)云的研究及曲面重構(gòu)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。第二章主要介紹了本文相關(guān)的一些基本概念和微分幾何基礎(chǔ)知識，包括點(diǎn)云拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3、分割、曲面的兩個基本公式及微分特性的估算。第三章中介紹了擬合局部圓柱面法估算重構(gòu)管道曲面中心軸線上點(diǎn)的算法，首先將點(diǎn)云數(shù)據(jù)按照其跨度較大的坐標(biāo)軸上進(jìn)行數(shù)據(jù)分塊，然后逐塊擬合一個最佳圓柱面，取圓柱面中心軸上一點(diǎn)為目標(biāo)管道曲面中心軸線上的點(diǎn)，最后得到目標(biāo)管道曲面中心軸線上有序的點(diǎn)列。第四章提出對于復(fù)雜的管道曲面，采用擬合密切拋物曲面法估算重構(gòu)管道曲面中心軸線上點(diǎn)的算法，首先采用最小包圍盒法，即用若干小長方體將點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割開來，然后將每個包含

4、數(shù)據(jù)點(diǎn)的小長方體的中心點(diǎn)作為參考點(diǎn)，之后根據(jù)鄰域點(diǎn)集擬合密切拋物曲面，將參考點(diǎn)投影到目標(biāo)曲面上得到標(biāo)記點(diǎn)，計(jì)算標(biāo)記點(diǎn)在曲面上的微分性質(zhì)，再將標(biāo)記點(diǎn)沿法向量方向移動到中心軸上，最后得到目標(biāo)管道中心軸線上若干無序點(diǎn)。文中第五章中敘述了擬合管道中心軸線的方法，并繪制管道曲面，首先將第三、四章中得到的中心軸線上的點(diǎn)擬合成一條B樣條曲線，然后均勻選取樣條曲線上若干點(diǎn)并計(jì)算相應(yīng)點(diǎn)的切矢，利用四元數(shù)法繪制這些點(diǎn)對應(yīng)的空間圓，最后將所有的圓連接在一起，