激光三維掃描數(shù)據(jù)的表面重建技術(shù)研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及三維成像的軟硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展，三維數(shù)字化技術(shù)愈來愈多地得到人們的關(guān)注和應(yīng)用。三維數(shù)字化技術(shù)概括地說可以分為數(shù)據(jù)采集、表面網(wǎng)格重建和表面信息獲取三個(gè)過程。表面網(wǎng)格重建是從采樣于三維物體表面的海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)出發(fā)，生成具有正確拓?fù)潢P(guān)系的物體網(wǎng)格表示，是連接點(diǎn)云數(shù)據(jù)和物體表面模型的橋梁。三維表面網(wǎng)格重建效果的好壞直接關(guān)系到人們對物體的認(rèn)知、特征提取和三維測量等后續(xù)應(yīng)用。另一方面，三維表面重建過程一般是在只知道點(diǎn)云數(shù)據(jù)而不知道物

2、體拓?fù)潢P(guān)系的情況下進(jìn)行的，涉及到計(jì)算幾何、拓?fù)鋵W(xué)，以及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等多領(lǐng)域的知識。因此三維表面重建算法的研究具有重大的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。 論文主要以本實(shí)驗(yàn)室激光三維掃描儀得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)為研究對象進(jìn)行研究。主要工作包括以下幾部分： 1、數(shù)據(jù)預(yù)處理。研究了求最大連通域方法刪除噪聲的算法，基于相鄰點(diǎn)連線角度判定方法的數(shù)據(jù)簡化算法。給出了這些算法對數(shù)據(jù)的處理結(jié)果，并進(jìn)行了分析。 2、三維表面重建。在對步進(jìn)立方體網(wǎng)格重建

3、算法進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)算法。利用基于局部切平面簇的方法對數(shù)據(jù)點(diǎn)云進(jìn)行切平面的估算、法向量的調(diào)整和計(jì)算有向距離函數(shù)，提高了重建速度，改善了重建效果。 3、在網(wǎng)格簡化的基礎(chǔ)上采用局部優(yōu)化算法對三維網(wǎng)格實(shí)施優(yōu)化，在保證網(wǎng)格顯示質(zhì)量的前提下，減少了網(wǎng)格數(shù)目，提高了顯示速度。 4、采用VC++和OpenGL混合編程技術(shù)編制了用于數(shù)據(jù)預(yù)處理和三維表面重建及顯示的應(yīng)用軟件，開發(fā)出了友好且實(shí)用的用戶圖形接口界面。并對不同的三維