基于点云数据的隧道变形分析系统研究

针对隧道施工监测内容,以三维激光扫描仪获取的点云数据为基础,研究隧道点云中轴线和连续断面的提取、隧道断面拟合、隧道超欠挖判别、监测报表生成等关键算法,以AutoCAD为平台、Excel为数据容器,运用VBA语言进行软件二次开发,形成包括点云数据转换、隧道断面分析和监测数据整理功能的隧道点云数据变形分析系统.使用结果表明系统稳定性良好,点云数据处理效率高.     

点云管道曲面的重构

该文主要研究了根据三维散乱点云重构管道曲面的一种算法.首先将散乱的数据点分块,计算得到对应管道曲面的中心轴线上的点,然后将其作为控制顶点拟合成光滑的B样条曲线,再以B样条上的点为圆心绘制圆,最后连接所有圆生成光滑的管道曲面.该文利用散乱点的微分几何性质及最小二乘拟合算法,局部拟合最佳的圆柱面,准确计算管道面的中心轴点,...     

基于特征的三维人体建模

应用B样条拟合方法，提出一种基于特征的人体模型网格曲面造型方法，文中介绍了B样条曲面的拟合理论和B样条曲面用于三维人体曲面拟合的具体过程及其获取具有真实感的三维人体模型的消隐处理算法。并采用了基于特征的参数化设计思想，用人体参数控制人体，使结果的变化十分快捷。     

三维激光点云数据的特征线光滑处理方法研究

在点云数据的三维建模过程中,常常会碰到特征线的光滑处理问题,通过拉格朗日插值、多项式拟合和三次样条函数拟合这3种方法对三维激光点云数据的特征线进行光滑处理.和原始数据进行实验对比分析,检验出样条拟合在特征线光滑处理方面有一定的优越性.     

基于地面三维激光扫描的变形监测点分析

地面三维激光扫描测量可以快速、全面地获取被监测对象的海量三维点云数据,其应用领域已经扩展到变形监测领域.通过分析三维激光扫描标靶点的变形及其精度评价,采用三次样条函数对三维点云数据进行插值来寻找变形同名点,进行变形数据的处理和分析.实验结果表明,此数据处理方法在一定精度上能满足变形监测的要求.     

B样条参数实体模型构造及应用

根据参数实体（超曲面）表示法提出了B样条参数实体模型的构造方法，并将B样条方法的应用由曲线、曲面进一步拓广到三维实体，介绍了B样条参数实体模型的应用。     

基于多张面和点云约束的N边域填充

针对N边域孔洞这一特殊情况,提出了一种用多张非裁剪B样条曲面填充带点云约束的N边域孔洞算法.设计了相应的调和映射参数化方法,近似计算出N边域孔洞内点云的中心点,通过自动构造空间曲线将N边域孔洞划分为多个四边形区域,用离散方法近似处理各四边形区域的边界约束条件,分别拟合满足边界约束条件且逼近内部点云的多张非裁剪B样条曲面以实现对N边域孔洞的填充.结果表明,填充后各填充曲面之间以及填充曲面与已有曲面之间均满足近似G1连续,能较好地满足工程需要．     

基于双三次B样条曲面亚像元图像插值方法

亚像元动态成像技术是实现遥感器高分辨、小型化的有效方法.将双三次B样条曲面插值方法应用于亚像元动态成像,利用待插值点周围邻域范围内16个像素点做一张B样条曲面,取曲面中点的值作为待插值点的像素值.文中推导了双三次B样条曲面插值亚像元图像的插值算式,对所提方法进行了计算机仿真研究,并与其他几种常用插值方法进行了性能比较,结果表明,本文算法得到的高分辨率图像效果更佳.     

基于三次样条曲线拟合的激光拉曼光谱基线校正研究

拉曼光谱基线校正是拉曼分析技术的重要环节,特别是将拉曼光谱用于定量分析时,光谱基线校正的准确性直接影响定量分析的精度。三次样条函数具有平滑作用,拟合的数值稳定而且具有较好的收敛性。用其校正拉曼光谱基线,既能对拉曼光谱基线进行拟合,又能突出三次样条曲线对基线的平滑作用,达到一定去噪功能,提高拉曼光谱的信噪比,为拉曼光谱基线校正提供了一种有效方法。将三次样条函数应用于某种炔烃化合物气体拉曼光谱的基线校正,采用单峰法和三点面积法计算拉曼光谱强度,实验结果证明,分段三次样条曲线拟合达到了理想的基线校正效果,而且相比其他方法其误差最小。     

基于逆向参数化的B样条曲面重建算法

目的 解决B样条曲面重建问题中矩形拓扑网自动生成和参数化两大难点问题,提出一种基于逆向参数化的B样条曲面重建算法.方法 首先构建基曲面,在基曲面上根据参数(u,v)进行采样,沿其法线方向进行数据的滤波和精简,求得参数(u,v)对应的精简点,然后对采样求取的精简点集进行B样条曲面拟合,该方法提供了B样条曲面重建的一个新思路.结果 新算法突破了传统密集散乱点云数据的B样条曲面重建基本过程,采用与正向参数化相反的过程进行参数化,解决了B样条曲面重建问题中矩形拓扑网自动生成和参数化的难题;具体试验分析表明新算法不仅在参数化的同时完成了数据滤波和精简,而且在时间和迭代效率方面都具有优势.结论 新算法避免了求取法线的迭代过程,并且可以较容易的实现矩形拓扑网的自动生成,新算法在自主开发的智能测量建模加工一体化装备中得到了应用验证.     

小波分析在三维离散数据点云滤波中的应用

点云数据的曲面重构是逆向工程的关键技术。本文采用了B样条曲线的小波滤波方法。首先利用准均匀B样条曲线逼近具有任意点矢量的B样条曲线的方法,从而将任意B样条曲线转化为多分辨率表示。小波滤波方法在滤波的同时具有减少控制点数目的作用,起到了数据压缩的效。本文应用VC 6.0为开发平台,并给出运行结果。     

基于等距三次均匀有理B样条曲线反求设计方法的研究

在对反求工程中的关键技术——各种曲线曲面拟合方法进行比较的基础上,深入研究逼近程度高、适应性强、计算简便且便于控制的三次均匀有理B样条曲线,为有效解决三坐标测量机测头半径的补偿问题,又引入等距曲线.重点推导等距三次均匀有理B样条曲线插值算法,并将其应用于某高速运转的高精度凸轮反求,其反求出来的凸轮,无论进行机构仿真还是实际应用均能满足要求.     

基于CATIA逆向工程复杂样条曲线重构方法研究

对于复杂零件的逆向设计,常常是通过激光、三坐标测量仪等方法对样件三维数据进行采集,可获得高质量的点云文件。但是这些点云文件数量很大,计算时将耗费过多的计算机资源。基于CATIA软件对点云数据进行过滤、划界、分网等处理方法进行了研究,运用曲线重构的方法,创建特征曲线组,利用多段曲线拟合获得点云的特征线网络,最后将拟合得到的曲线与原始点云数据进行误差分析。研究证明,通过这种方法可以获得质量更好、占据资源更小的曲线,为后续曲面和实体的生成奠定了精确基础。     

B样条曲面三维扩展目标跟踪算法

在目标跟踪中，三维扩展目标跟踪的实现通常需要多角度的大量量测数据，单传感器所获得的量测无论是从数量还是完整性上来说，都不能良好地满足三维形状估计的要求。针对低量测率下现有的三维扩展目标跟踪算法形状跟踪效果差的问题，提出了一种基于B样条曲面的泊松多伯努利混合滤波算法。首先，利用小波聚类对多传感器获得的三维空间量测数据进行处理，得到量测簇，在提取有效信息的同时保证算法的效率；然后，对量测簇进行划分，获得控制矩阵，控制矩阵基于B样条的控制点原理实现，因此能够表征复杂三维形状的参数，利用控制矩阵与B样条曲面拟合获得三维扩展目标的形状；最后，将B样条融入泊松多伯努利混合滤波器，扩展到三维目标跟踪，预测和更新扩展目标运动状态和形状参数。经仿真实验和真实点云数据集的验证，所提算法能够对三维扩展目标的运动状态和扩展形状实现良好的跟踪效果，且能够实现不规则三维形状的估计。     

基于Imageware的鼠标复杂曲面反求设计

利用逆向软件Imageware对鼠标点云数据进行处理,划分特征线网格和曲面重构,然后利用三维软件UG NX进行鼠标复杂曲面的三维造型设计.讨论曲面反求设计主要涉及的技术问题,以及利用逆向工程技术检测曲面拟合精度的方法.     

平面铰链四杆机构的轨迹综合方法

为提高平面铰链四杆机构轨迹综合的速度与精度,提出基于B样条曲线的综合方法.采用三次非均匀B样条曲线对连杆曲线进行拟合,将B样条曲线控制多边形各相邻两边的夹角作为连杆曲线的特征参数,将大量连杆曲线特征参数和对应的机构尺寸参数存入计算机以建立电子图谱库;当输入一定数目的有序离散数据点时,通过B样条曲线拟合得到期望曲线,提取期望曲线的特征参数;再利用神经网络将期望曲线的特征参数与电子图谱库中特征参数进行匹配,从而找到满足要求的机构,最终达到轨迹综合的目的.设计实例表明,该方法可快速实现四杆机构的轨迹综合,综合的精度高且所提取的特征参数与连杆曲线方位、缩放比例无关,减少了图谱库的数据冗余.     

建筑物三维激光扫描点云的粗差剔除研究

通过三维激光扫描测量技术快速获取建筑物3D空间数据,是当前数字城市建设的研究内容。针对建筑物平面特征较多的特点,在总结三维激光扫描点云粗差剔除算法的基础上,探索稳健平面拟合算法,对点云数据中有用信息的提取提出一种粗差剔除方案。通过对一组建筑物的三维激光扫描点云原始数据进行粗差剔除测验,证实了方案的可行性和可靠性。对三维激光扫描在数字城市建设中的应用进行了一定的探索。     

空间曲线拟合算法的研究

在数控加工中，通常需要将空间曲线用合适的样条拟合出来，以方便加工．B样条概念于20世纪40年代由Sehoenberg提出后，已广泛应用于曲线、曲面的造型中．该文以变直径、变螺距的转向蜗杆的空间曲线为例，介绍了用B样条拟合空间曲线的方法，具体讨论了空间曲线反求控制点的计算方法，通过模拟仿真，该方法所拟合的曲线比较平整光滑、误差较小．用此方法拟合出的曲线可以直接用API得出加工程序．     

体成形数值模拟中的模具型腔、网格生成及接触搜索的一致描述

以三次B样条曲面描述为基础 ,对体成形数值模拟中的复杂模具型腔、锻件三维网格自动划分、锻件与模具接触的状态进行了一体化研究。利用B样条曲面的直观性、局部性、通用性和造型灵活性 ,构造了复杂模具型腔及锻件边界 ,提出了三维网格样条生成法、改进的分块样条生成法及接触判断区域层次搜索技术。     

基于三维激光扫描的炮位变动检测

在分析三维激光扫描的定位原理、点云拼接、技术特点和典型应用的基础上,阐述了火炮射击试验任务以及炮位检测的时机与重要性;论证三维激光扫描用于火炮试射炮位检测的技术原理和可行性;提出点云数据图像对消、非线性放大、谱分析的炮位检测技术方案;给出三维激光扫描的火炮试射炮位检测流程和分析结果。