基于切片數(shù)據(jù)的三維B樣條曲面重構.pdf

1、逆向工程技術是一門隨著計算機技術的發(fā)展以及數(shù)據(jù)測量技術的進步而迅速發(fā)展起來的新興學科與技術，在計算機輔助制造、生物醫(yī)學工程、虛擬現(xiàn)實、非破壞性監(jiān)測等諸多方面得到越來越廣泛的應用。逆向工程是一種從實物到數(shù)據(jù)、再從數(shù)據(jù)到模型的過程。其中從數(shù)據(jù)到模型的這一過程即曲線曲面重構問題，是逆向工程中的一個難題，卻又是最重要的問題。本文的核心研究問題是如何從給定的一系列切片重構出模型，并使重構得到的模型能由統(tǒng)一的數(shù)學模型表達。 本文首先回顧了逆

2、向工程和三維曲線曲面的重構，接著介紹了文中應用的重構的理論基礎—B樣條曲線曲面的知識。然后根據(jù)重構時切片上的輪廓的特點將重構問題分為兩類：單輪廓的曲面重構和多輪廓曲面重構。其中，單輪廓的曲面重構又是多輪廓曲面重構的基礎。 單輪廓的曲面重構時，由于各層切片上均只有一條封閉輪廓線，因此不存在對應、分支及多重封閉輪廓線等問題，重構較為簡單。這時主要考慮算法的效率．及重構曲面的精度。利用B樣條方法重構時，型值點的選取是影響算法效率及重構

3、曲面精度的主要因素。若輪廓線較為光滑時，采用極坐標方式取點的方法，能夠避免前期的輪廓提取及后期的型值點的相容性處理，使得算法效率大大提高，但并不適用于復雜輪廓。高曲率點含有描述邊界形狀特征的重要信息，可將這些點作為特征點來代表整個輪廓。因此，首先確定特征點，根據(jù)特征點確定采樣密度，利用非均勻B樣條進行重構；或是在特征點處對輪廓進行分割，分別重構得曲面片后組合得最終曲面。 多輪廓的曲面重構時，主要考慮以下三個問題：1、對應問題，2

4、、含多重封閉輪廓的重構問題，3、分支問題。根據(jù)曲面的連續(xù)性，屬于同一分支的輪廓線群，其幾何中心應該位于一條光滑的曲線上，因此用質(zhì)心位置解決對應問題；對于含多重封閉輪廓線的重構問題，利用改進的圖像分割及填充技術將多重封閉輪．廓線分離、排序，將該問題轉(zhuǎn)化為對應或分支問題；解決分支問題時，假設相鄰兩層切片，第i、i+1層，其中第i層有n個封閉子輪廓，第i+1層有一個封閉輪廓(多對多的情況可以轉(zhuǎn)化為一對多的情況，因此這里只介紹一對多的情況)。根