基于几何图像的点云数据简化算法

提出一种基于几何图像的点云数据简化算法,该算法将基于几何图像的简化与随机采样相结合,首先将点集合的笛卡尔坐标转换为球面极坐标,再将球面极坐标重采样到灰度图像中,然后基于几何图像进行简化,最后引入随机采样来填补几何图像简化所产生的孔洞.实验证明了该算法的正确性和高效性.     

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,...     

曲面重构中带孔洞点云数据的边界提取算法

设计了一种曲面重构过程中点云中可能存在的孔洞内边界和开区域外边界的自动识别算法。该算法首先计算出各数据点的k邻域点,通过对k邻域点分布均匀性的判断识别出内外边界特征点,最后通过预估边界边的走向将识别出的边界特征点连接成边界线,从而识别出内外边界线。实验表明,该算法能很好地提取出孔洞内边界以及开区域外边界,为带孔洞点云数据的曲面重构奠定了基础。     

基于海量点云的复杂曲面重构及误差分析

对逆向重构技术在实践应用中出现的一些技术问题,以海量点云数据为基础对曲面重构方法和技巧进行了探讨研究,并应用3D点云对重构模型进行了误差分析。将该方法应用于工业产品复杂曲面的实际制造中,提高了设计精度,缩短了生产周期,对实际生产具有重要意义。     

基于泊松算法的徽派建筑构件点云的曲面重构

曲面重构软件存在操作复杂、交互定义太多、对输入数据要求过于严苛等问题,至今未得到广泛推广。本文选取了徽派建筑所特有的穿斗抬梁式木构架作为研究对象,提出了一套完整的从获取点云数据,到点云预处理,最后曲面重构的实现方案。首先,对所获取的点云数据进行预处理操作,包括分割和滤波;其次,直接从点云数据集中近似推断表面法线;最后,采用泊松算法进行曲面重构研究。通过对比三维软件曲面重构最后模型,结果表明文中方案更具顺滑性、时间效率更高、良好的可移植性。     

基于点云特征对比的曲面翘曲变形检测方法

针对目前曲面翘曲变形描述不充分、检测效率低的问题,定义自由曲面的翘曲变形描述方式,提出基于点云特征对比的曲面翘曲变形检测方法. 研究一系列算法,开展曲面单层点云提取,通过对比曲面实测点云与模板点云的空间位置获取翘曲变形区域;通过计算获得翘曲距离和翘曲张角,描述翘曲的变形程度和变化趋势. 实例分析结果表明,提出的方法不需要进行曲面重建,直接通过点云特征对比进行曲面翘曲变形分析,在保证精度的同时,在效率上比三维重建方法检测翘曲有了较大的提高.     

基于点云数据的立木树干局部曲面拟合及拓扑结构

基于海量测量点云数据加工处理的关键是通过获得点云的局部特征拓扑结构来精简数据,而其算法的效率尤为重要。本研究首先对缺乏足够几何拓扑信息的点云,建立每个数据点邻近点的几何拓扑信息,同时综合运用重构管道曲面和随机霍夫变换算法,对立木树干进行拟合。实验结果表明,其效果明显优于双三次Bezier曲面插值拟合法。然后改进求取K近邻获取拓扑信息的算法,也得到了良好的精简效果。     

三维散乱点云分割技术综述

综述了三维散乱点云分割技术的有关概念、分类方法及研究现状,总结了这些分割方法的基本思想并加以分析比较,评述了点云分割技术的发展动态,并对未来的研究方向作了展望。     

一类基于点云缺失图像的盘类元件识别定位方法

利用图像融合对存在缺失的点云图像进行融合,通过形态学运算对融合图像进行平滑处理与阈值优化,结合分水岭分割算法实现目标物中心点的定位。利用目标的面积及形状特征去除误提目标。     

一类有理参数变换及其在曲面几何连续拼接中的应用

研究了一类逆变换具有同样表示形式的有理参数变换,并给出了在此参数变换下的曲面一阶几何连续拼接条件。由于此种参数变换及其逆变换具有同样的表示形式,由此实现曲面的几何连续拼接算法将与拼接次序无关,可简化曲面拼接的过程。     

基于点云数据三维重建方法的研究

由于三维激光扫描仪采集的点云数据是离散的,这些离散的点云数据由于分辨率有限,缺少灵活性,导致无法满足对实际场景重建出具有几何精确性的模型。为解决上述问题,用Delaunay三角化方法构造网格逼近物体的i维表面模型,把离散的点云数据连续化生成表面模型来模拟场景,实验证明该方法有效。     

基于灰度相似性的激光点云与全景影像配准

针对传感器参数未知、环境结构特征不明显、影像数据较少等情况,提出基于灰度相似性的车载3D激光点云与全景影像自动化配准方法.基于全景拼接算法和柱面投影原理,分别将多张单幅图片拼接为全景影像,并将3D激光点云转换为2D深度图.基于灰度相似性原理,将全景影像和2D深度图在水平方向和垂直方向等间隔细分成区域对,沿水平方向和垂直方向移动全景影像,计算每次移动后各细分区域对之间像素灰度值之和的比值,并求解其均方差,将均方差最小时的区域移动值作为最终匹配偏移量.根据偏移量计算得到全景影像相对3D激光点云的水平旋转角度和垂直平移距离.实测结果表明,本研究所提算法对场景的适应性较好,平均配准误差为2个像素,而对比方法无法实现有效配准.     

基于点云和设计模型的仿真模型快速重构方法

随着产品装配质量要求的不断提高,为了在CAD模型仿真试验中快速且准确地表达零件实际加工质量,提出基于点云和设计模型的仿真模型快速重构方法. 采用“一面两孔配准”方法,将零件实测点云数据配准到设计模型上;根据设计模型边界提取出曲面重构所需的控制顶点;采用非均匀有理B样条（NURBS）方法对控制顶点进行曲面拟合;根据仿真需求,结合边界表示法（BREP）和构造实体表示法（CSG）实现模型表面的局部和快速替换. 在CATIA中开发基于实测点云数据和设计模型的仿真模型快速重构模块,和基于可拓展标记语言（XML）和特征完全匹配的数字预装配模块. 以某航空企业典型零件和舱门预装配为例,验证该方法的重构精度和效率及其在预装配仿真中的高效性和准确性.     

基于边特征的点云数据区域分割

为了提高反求工程建模的效率,提出了一种基于空间栅格的区域分割方法.该方法采用二次抛物面模型计算散乱数据点的曲率,利用空间栅格结构建立散乱点的拓扑关系,根据栅格中数据点与栅格中心点的相对位置计算栅格曲率以及相邻栅格间的曲率差值,由曲率差函数判别并抽取边特征栅格.通过特征栅格的空间位置与曲面栅格的连通性实现了空间散乱数据的区域分割. 工程应用实例表明: 该方法能够直接处理点云数据而无需构建三角网格,具有运算简单,稳定性高等特点.可有效解决具有曲率突变性的点云数据的区域分割及特征提取问题.     

三线性约束及其在图像合成中的应用

通过对极几何关系及三线性约束关系立体视觉中参考视点之间和参考视点与虚拟视点之间的摄像机几何限制,把参考图像中的像素点直接转移到虚拟图像的对应点中去,即通过已得摄像机视点位置上的所得场景的图像,计算该摄像在其他各个视占位置上所得到的该场景的国邓列,表明,该方法简单、有效,对计算机视觉中的运动估计、低比特率视频编码、虚拟现实和动画制作中都有很发的应用价值。     

顾及相邻点序号差的路面点云自动提取方法研究

现阶段车载点云道路提取的研究主要为有规则路坎的结构化道路,而在现实中有些道路两侧是草地,结构化道路的提取方法不再适用.针对此问题,本文提出一种融合移动窗口高差和相邻点序号差的路面自动提取方法.首先利用相邻点间距实现扫描线的提取,接着根据移动窗口高差和相邻点序号差提取道路边界点,并采用RANSAC(RANdom SAmp...     

点云密度设置在激光扫描中的应用研究

基于地面三维激光扫描仪逐线扫描的测量方式,推导出任意空间平面内单位面积含有的扫描线列数及各扫描线包含的扫描点数,并由此得到严密的点云密度计算模型。利用该模型对扫描前水平、垂直方向角度步频率等参数进行计算,使其达到要求的点云密度。该方法通过严密计算模型得到扫描参数,由此既可满足密度要求,又提高了扫描效率,避免了一般扫描作业中依据经验进行参数设置的盲目性,在三维扫描测量作业中具有一定的指导意义。     

Synthesis of fractal geometry and CAGD models for multi-scale topography modelling of functional surfaces

In order to support the functional design and simulation and the final fabrication processes for functional surfaces, it is necessary to obtain a multi-scale modelling approach representing both macro geometry and micro details of the surface in one unified model. Based on the fractal geometry theory, a synthesized model is proposed by mathematically combining Weierstrass-Mandelbrot fractal function in micro space and freeform CAGD model in macro space. Key issues of the synthesis, such as algorithms for fractal interpolation of freeform profiles, and visualization optimization for fractal details, are addressed. A prototype of the integration solution is developed based on the platform of AutoCAD’s Object ARX, and a few multi-scale modelling examples are used as case studies. With the consistent mathematic model, multi-scale surface geometries can be represented precisely. Moreover, the visualization result of the functional surfaces shows that the visualization optimization strategies developed are efficient.