基于支持向量回归机的点云曲面重构方法

提出了一种基于支持向量回归的点云曲面重构方法,并以径向基函数为核函数重建复杂线性函数曲面模型,实验表明该方法能直接重建散乱点数据,具有误差小,速度快等优点.     

径向基函数网络在虚拟加工对象重构中的应用

针对虚拟制造中无加工对象数据的加工过程仿真,提出适用于离散无规则边界测量数据的径向基函数网络方法,以重构加工对象曲面,阐述了径向基函数网络曲面重构的基本理论,分析了径向基函数网络宽度参数的确定方法;给出了径向基函数网络曲面重构函数的具体实现过程,计算了重构的误差.以实例验证了该方法的可行性,并与传统曲面拟合方法相比较,得出该方法的重构精度高,改进了传统曲面拟合在处理非均匀截面数据点时曲面形状的失真和运算的不稳定现象,从而显示了径向基函数网络重构曲面的优越性.     

基于支持向量机回归机的曲面拟合技术

提出了一种基于支持向量回归的点云曲面重构方法,从点云中按一定规则取样得到小样本集,以小样本集为支持向量,并以径向基函数为核函数重建复杂线性函数曲面模型。实验表明该方法能直接重建散乱点云数据．拟合出曲面模型且具有较好的效果,并具有误差小、速度快等优点。     

基于隐式曲面和域分解的多边形网格模型孔洞修补

针对多边形网格模型中存在的复杂形状孔洞,提出了一种基于隐式曲面插补和域分解方法的孔洞修补算法。首先,利用径向基函数定义一张光滑的隐式曲面,完成不完全多边形网格模型孔洞区域曲面的构造;其次,利用域分解方法将多边形网格模型的域空间分解成若干子域,并完成子域局部问题的求解;最后,子域局部解考虑其权重系数后可获得模型全局解。任意拓扑的复杂多边形网格模型的孔洞修补实例验证了该算法的有效性。     

自由曲面测量点云数据的建模方法研究

本文提出了一种散乱点云数据的建模新方法。通过对点云数据进行空间三维划分，实现了边界信息的高效提取。采用局部曲面拟合方式得到位于截平面上的有序数据，使得无序的散乱数据形成了有序的阵列数据，实现了NURBS曲面的精确拟合。实验证明，该方法非常适合卷曲类模型的自由曲面重构，在某零件的测量、建模和加工中已经得到了实际应用。     

RBF隐式曲面的离散数据快速重建

由于三维离散数据具有分布稠密、不均匀,空间拓扑结构未知等特点,突出了大规模散乱数据预处理的重要性.针对空间散乱数据,提出了一种基于径向基函数(RBF)隐式模型的快速曲面重建方法,并实现了隐式曲面的可视化.基于空间法向量约束和主元分析两种方法进行数据简化和特征提取,采用K-D Tree数据结构进行空间数据分割,将全局模型转化为局部的RBF模型,从而通过求解线性方程组得到模型的权值系数.最后,在局部交叠空间光滑拼接,得到一个代数表达形式的光滑曲面.实验结果表明,该方法适用于任意复杂物体的三维曲面重建,而且具有较高的重建精度.     

基于径向基函数的离散数据重建方法

针对离散数据的曲面拟合问题,提出一种基于八叉树分割的径向基函数曲面拟合方法。通过对给定的曲面点集构造相应的离面约束点集及对应非零函数值,对包含所有曲面约束点和离面约束点的点云数据进行八叉树空间分割,然后在八叉树分割的每个叶结点建立相应的方程组并求解,从而构造出插值或逼近属于该叶结点的数据点的三次样条径向基函数,最后提取该基函数的零等值面,并绘制得到最终的重建曲面。方法较好的解决了离散数据插值和拟合的计算速度和稳定性问题。     

曲面重构中散乱点云数据曲率估算算法的研究

获取测量点云数据的几何特征信息是曲面重构的基础,估算数据点方向矢量和曲率是点云数据处理中必须面对的问题。这里针对散乱测量数据点云,以局部数据点协方差矩的最小特征向量作为数据点的方向矢量,并根据实际测量情况,对基于二次曲面拟合的数据点曲率估算算法进行了改进。对实际测量点云数据,能够较准确地估算出点云方向矢量和曲率,并能形象显示出数据点云的曲率分布。     

基于Imageware的曲面特征建立

本文主要介绍了逆向工程中点云处理结束后。基于处理后的点云数据,结合曲面重构理论,对处理后的点云进行表面重构。对曲面特征的坐标定位、曲线特征建立,曲面特征建立进行介绍和试验。     

基于径向基函数的多种类型孔洞修补算法研究

利用径向基函数对散乱数据点进行曲面重建受到越来越多学者的关注,并被应用于解决网格模型中的孔洞修补问题。本文在实现径向基函数对简单孔洞进行修补的基础上,进一步研究了对多种类型孔洞的修补问题,提出了统一的修补算法:首先利用填充算法对孔洞进行填充,然后使用径向基函数建立孔洞区域的隐式曲面,最后将新增加的三角片顶点调整到建立的隐式曲面上,并给出了修补结果的优化处理。实例证明,该算法适用性好,对不同类型孔洞的修补效果理想。     

一种基于RBF隐式曲面的离散数据快速重建方法

本文针对空间散乱数据, 提出一种基于RBF（Radial Basis Function）隐式模型的快速曲面重建方法,并实现了隐式曲面的可视化。三维离散数据由于分布稠密、不均匀,空间拓扑结构未知的特点,本文首先强调大规模散乱数据预处理的重要性。通过基于空间法向量约束和主元分析两种方法进行数据简化和特征提取。其次采用K-d tree数据结构进行空间数据分割,将全局模型转化为局部的RBF模型,从而通过求解线性方程组得到模型的权值系数。最后在局部交叠空间光滑拼接,得到一个代数表达形式的光滑曲面。实验结果表明,该方法适用于任意复杂物体的三维曲面重建,而且具有较高的重建精度。     

一种点云数据的区域分割方法

在曲面重构中，由于激光法测量的数据密度比较大．而实际的曲面模型往往含有多个曲面几何特征，也即是由多张曲面组成的，如果利用“点云”数据直接进行拟合，则造成曲面模型的数学表示和拟合算法处理的难度加大，甚至无法用较简单的数学表达式描述曲面模型。提出了一种基于数据点曲率变化区域分割方法，该算法原理简单、易于理解和编程。详细地描述了该算法的基本原理和处理过程。     

基于二维Delaunay近邻的空间散乱数据曲面重建算法

给出了一种新的散乱数据曲面重建算法。算法基于曲面的局平特性，通过二维Delaunay三角剖分到三维空间的映射，快速查找空间任意点的Delaunay近邻，然后根据散乱数据重建三角网格中顶点互为Delaunay近邻的原理，进行曲面拓扑重建。应用新的求解κ-近邻和二维Delaunay近邻的算法，提高了曲面重建的算法效率。实验表明，该算法高效、稳定，对不均匀数据有较好的适用性。     

基于法向变化量的变分辨率曲面重建算法

在研究曲面局部法向变化量与高斯曲率关系的基础上,提出了一种基于法向变化量的变分辨率曲面重建算法。该算法首先根据用户给定的法向变化量门限,自适应于曲面曲率对点云数据的最小立方体包围盒进行八叉树分割,并在其有效叶节点内进行局部等值面提取,然后在八叉树中不同级别且空间相邻的有效叶节点内,采用垂直投影法将它们间的缝隙进行拼接。对于给定不同的法向变化量门限,该算法可同时完成曲面重建和网格简化两种功能,从而直接得到点云数据的多分辨率模型。应用实例表明了该算法的有效性。     

Efficient analysis-suitable T-spline fitting for freeform surface reconstruction and intelligent sampling

Optical scanning instruments require sampling and reconstruction with high accuracy and low computational cost. T-splines have recently been developed that allow significant reductions in the number of control parameters by overcoming some of the topological constraints of B-splines and NURBS. As a subset of T-splines, analysis-suitable T-splines (ASTS) show promise due to the linear independence and partition of unity of their basis functions. In this paper, a computationally efficient ASTS fitting algorithm for freeform surface reconstruction is proposed. This algorithm starts with adaptive construction of an initial analysis-suitable T-mesh according to the distribution of high-curvature feature points. A local refinement and local optimisation algorithm of the analysis-suitable T-mesh is then iteratively performed until a preset accuracy condition is satisfied. Our experimental results show that the proposed ASTS fitting can produce over 50% root-mean-square reconstruction error reduction compared to NURBS fitting, with the same number of control parameters. The computing efficiency of the proposed algorithm is equivalent to or higher than that for simple T-spline fitting. Fast derivative analysis of the ASTS has also been carried out, where two automatic intelligent sampling design methods have been developed, namely element area sampling and element curvature sampling. Up to 50% reconstruction error reduction is observed when compared to uniform and statistically optimised sampling designs. With the novel reconstruction and compatible intelligent sampling design techniques, freeform surface measurement accuracy and efficiency could be effectively improved using coordinate measuring machines.     

离散数据点集的3D三角划分算法研究

在实物测量造型过程中,根据离散点集进行三角网格划分是其关键环节之一,也是进行后续进行曲面重构的前提和基础。本文在当前的三角网格划分方法比较之后,提出了一种散乱点集的三角网生长算法,该算法无须对离散点集所对应的自由曲面进行分片投影,直接在3D空间从已划分区域边界到未划分区域按照Delaunay准则生成三角网格,并给出了用此算法处理散乱数据的试验结果。     

一种散乱数据的三角剖分新算法

根据逆向工程中散乱数据点规模越来越大的趋势,为缩小剖分时搜寻和遍历数据点的空间范围,提高算法效率,提出了一种大规模散乱数据的空间划分方法及相应的数据结构和编码方案.同时,提出了外连剖分和内连剖分的概念,给出了基于局部增量网格扩张的3维散乱数据点的空间直接三角剖分算法.该算法的总体计算复杂度为O（N）,与三角剖分的典型算法相比,有效降低了其时间复杂度,提高了剖分后网格的质量.     

RESEARCH AND IMPLEMENTATION OF A HOGGING ALGORITHM

Cast blanks with large-scale free form surfaces are very difficult to manufacture because of significant casting distortions. It is concerned that the development and application of a hogging algorithm for preparing the blanks for an extended rough cutting. The procedure includes three main phases. They are the reconstruction of the free form surface with scattered points based on a special Hermite's interpolation, intersection of curved surfaces to define the hogging areas, and the tool path planning. The result shows that the algorithm is greatly valid in reducing the invalid tool paths so that the work efficiency can be improved remarkably.     

基于样例的建模方法

提出一种新的基于样例的几何造型方法,该方法利用三维模型之间的剪切/粘贴操作从已有的两个或多个三维几何模型构造出新的几何模型.设计并实现了一种基于隐式曲面布尔运算的网格模型剪切/粘贴算法,该算法首先将需要的部分网格从源模型上剪切下来,并将其配准到目标模型上;然后将两网格模型转化成点模型表示,并将点模型转化成径向基函数(RBF)的隐函数表示;再对两隐函数进行布尔运算;最后将布尔运算生的隐函数曲面进行多边形化,得到最终的网格模型.该算法的布尔运算不是直接对网格模型进行操作,避免了耗时的面线、面面求交计算.试验结果表明,该算法具有很好的网格融合效果,可用于影视动画中构造特殊夸张造型.