基于移动最小二乘曲面的点云拼接算法

针对现有点云拼接方法受被测零件复杂外形和测量噪声影响的问题,提出基于移动最小二乘( Moving Least-Squares,MLS)曲面的点云拼接算法.该算法利用一种极值投影方法来有效计算点到MLS曲面的对应点,并结合迭代最近点(Iterative Closest Point,ICP)算法将各个视角的点云统一到该ML...     

基于多重特征匹配的点云配准算法

针对最近点迭代（ICP）算法搜索匹配点对规则单一、准确度低的问题,提出一种基于多重特征匹配的点云配准算法。首先采用改进自适应八叉树算法分割点云,通过移动最小二乘法（MLS）对其叶节点进行局部拟合后,计算点的多重特征;然后提出了基于多重特征的点对相似度,选取满足相似度约束的点对作为匹配点对,进而求取旋转矩阵和平移矩阵实现点云配准。实验表明,该算法能在保持点云配准速度较高的基础上,有效提升配准的准确度,且准确度的提升幅度随着点集数量的增大呈升高趋势。     

基于NURBS曲面拟合的三角网格曲率计算

针对三角网格提出了一种基于NURBS曲面拟合的计算Gauss曲率和平均曲率的算法。首先选取边界检测后的二阶邻点作为局部拟合数据,采用直接投影法实现参数化,由二次NURBS曲面进行最小平方拟合反算控制点矩阵,最后由拟合曲面计算曲率。并从三角网格分辨率和噪声两方面进行了比较,实验结果表明本文算法精度高、较其他算法稳定,因而更具通用性。     

曲面处理的曲率域能量优化方法研究*

鉴于曲率在几何处理中的重要性,提出了一种基于曲率域的三维几何处理方法,提供了便于曲面形状编辑、过滤及合成的几何工具。对于给定曲面,估计其主曲率,过滤和编辑其曲率分布,完成曲面空间域到曲率域的映射。采用能量优化处理方法对非线性最小二乘曲面问题进行求解,获得最优匹配于期望曲率的曲面,同时保持原始曲面形状的重要几何属性及特征。实例证明,该方法实用性好,对各向异性光顺、特征增强、多尺度曲率编辑的处理效果理想。     

点元表示的参数曲面相切判断与计算

提出了一种基于点元的参数曲面求切新算法,该算法先对曲面进行离散点元采样,通过层次包围盒测试,建立法向包围锥,对判断为可能相切的区域,根据精度自适应动态重采样点元,最后进行求切运算.实验表明,通过对曲面可能相切区域分析检测,能够针对曲面相切的情况在可控误差范围内有效求出切点,算法稳定可靠且易于交互.     

基于球面参数化的点模型渐变

为了获得光滑自然的点模型渐变效果,基于球面参数化,提出了一种鲁棒的渐变算法。该算法首先对源和目标模型进行球面参数化,使得参数化后的模型嵌入到单位球面上;然后在球面上自适应地对齐模型间的相应特征点,并将球面映射到矩形参数域上,基于该域建立模型间各采样点的对应关系;接着在渐变过程中,采用拉普拉斯算子计算出中间点模型的几何位置,以保持模型的细节;最后利用移动最小二乘曲面进行动态上采样,以消除中间模型的裂缝。实验结果表明,该算法具有良好匹配的采样点对应和光滑的渐变过程。     

基于点的造型中如何计算采样点的法向量

随着三维扫描技术的迅速发展,以及大量采样点数达百万数量级的高精度模型的产生,使得基于点的绘制技术逐渐成为热点。文章介绍了一种在基于点的造型中不必经过三角化,由采样点直接计算法向量的方法。该方法首先找到当前点周围的临近采样点;然后,根据最小二乘法由这些临近点近似计算当前点所在位置的切平面;最后,将切平面的法向量作为当前采样点的近似法向量。试验表明,该方法可以快速有效地计算采样点的法向量。     

局部表面拟合的点云模型法向估计及重定向算法

为了提高对点云模型处理的有效性,提出一种对点云模型的法向估计和重定向方法.首先利用基于局部平面拟合的主元分析方法得到初步法向估计;然后改进移动最小二乘曲面实现局部曲面拟合,进一步得到更加准确的法向,实现了点云模型的去噪光顺;最后通过增加切向约束规则来修正法向重定向中的法向传播方向.实验结果表明,对于具有复杂细节(如紧邻面、尖角形状等)的点云模型,该方法可以提高法向计算的准确度,并得到光顺的点云模型.在实际应用中,该方法可以很好地应用于点云模型的预处理,为后续的模型处理和分析提供良好的数据基础.     

基于曲率特征的自由曲面匹配算法

针对无任何预知联系下的自由曲面匹配问题,提出了一种简捷、快速的匹配方法.该方法以曲面的曲率为联系特征,在测量数据与模型曲面之间建立起满足角度、距离约束的对应关系,利用三点旋转平移变换法生成旋转平移变换列表;然后通过最小距离目标函数选取正确的三维坐标变换,实现测量数据与模型曲面之间的准确匹配.实验结果表明:该方法简捷、可靠且容易实现,特别适用于工件的测量定位和多视数据的融合.     

适于点绘制的图形表示方法的研究

在基于点的图形绘制技术中,作为绘制基本元素的点不是数学上无意义的点,它有位置、形状、大小等属性,如何基于点有效地表示图形将影响图形绘制的效果。论文研究了基于点的图形表示方法——单纯基于点的表示、圆球表示和表面足迹表示,重点讨论了足迹表示法的关键问题——足迹大小的求解,提出了一种基于协方差分析的表面足迹的求解方法,结果表明这种方法是有效的。     

点模型的快速高质量绘制

针对点模型的快速高质量绘制问题,提出一种单遍绘制算法.首先根据构造的移动最小二乘曲面计算采样点的表面几何属性,然后根据协方差分析确定点元在其切平面上的椭圆表示,最后采用椭圆加权平均滤波从远到近单遍绘制各点元.此外,根据表面几何属性确定点模型的轮廓线,实现了点模型的非真实感绘制.实验结果表明,该算法能够实现点模型的快速绘制且绘制效果令人满意.     

一种基于最小二乘估计的玻壳曲面拟合方法

位移传感器测量已经成为一种重要的测量手段。为估计一种基于线性可变差动传感器(LVDT)玻壳测试系统的质量,用最小二乘法对测试曲面进行球面拟合,得到相对应的玻壳曲面。利用该曲面计算曲率半径,检验各位移传感器(LVDT)安装是否准确,从而测试生产的玻壳是否合格,并利用坐标值即可对系统进行系统误差的校正。由于最小二乘法可削弱误差较大的点的影响,根据其特点建立数学模型进行拟合,其结果对6寸玻壳的生产加工环节具有更直接的指导意义。     

基于最小二乘的复杂曲面检测方法研究

提出一种基于数模打点、阵列粘贴、迭代法建立坐标系、改进最小二乘法运算的复杂曲面检测方法。给出了六点迭代法建立复杂曲面检测坐标系的算法步骤,再结合3-2-1法进行了坐标系的创建。提出利用阵列粘贴等方法进行检测点的快速生成并对复杂曲面进行检测,并采用本文给出的改进最小二乘法进行计算机数据处理。本文检测方法有效克服了传统方法测量时,测头易发生干涉,同时存在检测项目多、检测效率低等缺点,能有效提高复杂曲面检测的精度并缩短检测时间。通过多次的检测分析,结果表明本文提出的方法易于编程,测量迅速,测量结果准确、可靠。借助于本文方法可以解决从事检测行业及相关人员在三维检测中的短板,提高检测的效率和解决问题的能力。     

特征保持的点模型简化技术研究

提出一种以物体表面上不附加任何几何和拓扑信息的散乱点集为处理对象,特征保持的点云数据简化的方法。通过直接在散乱点上计算曲率的方法,将数据点分为特征点和非特征点两类,分别应用不同参数的均值漂移聚类算法进行简化。实验结果表明算法既能有效简化点云数据,而且很好地保留了原网格模型的特征信息。     

网格模型中直纹面的提取

提出一种基于直母线族提取与拟合的网格模型直纹面提取方法.首先通过集合误差权排序方法从模型中选择一个可信直母线种子,然后通过局部标架引导搜索邻接直母线,移动标架重复上述搜索过程,直到跨出网格边界或者开始循环搜索.利用"投影"光顺法对齐直母线段族首末端点,再通过定义欧氏6空间下的距离函数,将欧氏3空间下的直线族逼近直纹面问题转换成欧氏6空间下B样条曲线最小二乘拟合问题.为了使逼近的曲面光顺,在曲线拟合过程中引入了能量函数.与其他算法相比,文中方法获得了较强的直母线族的鲁棒性和精确性,并能有效、合理地拟合出光顺直纹面.     

均匀B样条曲面在导引雷达天线罩精密加工中的应用

导弹天线罩是薄壁复杂回转体，罩壁的电厚度的均匀性要求严格．在精密修磨天线罩内廓型面时，必须先根据测量型值点重构出内廓型面，建立精密修磨的相对参考基准．因此三维自由内廓型面的重构精度是决定天线罩精密修磨精度的关键．使用基于最小二乘法的双三次均匀B样条方法，实现天线罩内廓型面的重构，并已成功应用于导弹天线罩精密修磨系统中．天线罩的内廓型面的精密修磨结果证明：应用文中方法重构的曲面精度高、光顺性好．     

基于自适应响应面的拉延筋参数反求

引入移动最小二乘响应面方法(MLS)建立拉延筋几何参数反求方法.该方法通过均匀拉丁方试验设计方法提取适当的设计参数样本构造响应面近似模型,并不断自适应优化响应面模型反求拉延筋几何参数.整个反求过程采用拉延筋有限元模型进行仿真计算,避免有限元模型的网格重划分及由真实拉延筋模型引入的计算效率问题.数值算例表明该方法可在设计域内快速寻优,有助于加快模具设计进程,减少生产成本.