三维数据处理中曲面建模问题研究

《三维数据处理中曲面建模问题研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号单位代码学号功第六了博士学位论文论文题目三维数据处理中曲面建模问题研究作者姓名杨兴强专业计算机软件与理论指导教师姓名专业技术职务张彩明教授年月日山东人学博士学位沦文目录第一章绪论一第一节研究背景和意义一三维数据一从三维数据到数学模型一基于数学模型的计算一第二节相关的研究工作一曲面网格模型一在三角形网格上构造高精度曲面一第三节本项研究的主要内容及创新点一研究的主要内容一创新点一巧第四节论文的组织一巧第二章像素值与物体轮廓的关系一第一节数字影像的采集与成象原理一成象原理一成象原理··一第二节物体轮廓对边界像素值的影响一第三节数字图像数据场一第三章子像素精度

2、的物体轮廓·一第一节研究的基本思路一第二节边界法方向上边界点与像素值的关系一插值方法分析一直接求边界点的方法一改进的等值点计算方法一。一算法分析一第三节边界切方向上边界点与像素值的关系一像素值与物体边界的几何关系一山东大学博士学位论文求物体在像素内边界的几何方法一局部边界的计算一。算法精度分析一轮廓生成实例一第四章基于规则数据场的表面网格重构方法一第一节确定边界网格顶点及其邻接关系一三维标量场中的体素一边界体素一边界体素的核一边界体素的邻接关系一等值面构造算法描述一第二节构造等值面一求出所有的多边形一法向量的确定一网格多边形的进一步讨论一算法分析一第三节实例

3、一第五章在三角网格上构造高精度插值多项式曲面一’第一节在三角形上构造连续的具有次精度的插值曲面一在三角形上构造插值曲面片一插值曲面的改进一实验结果一第二节用基本逼近算子加附加插值算子构造三角面片一构造三角片一构造基本逼近算子一构造附加插值算子一’构造上的三角片一第三节边界条件与插值多项式的精度一一条边界上的独立条件一山东大学博士学位论文三条边界上的独立条件一第四节三角网格上次插值多项式曲面一用边界条件计算次多项式系数一系数的计算一实例一结束语一参考文献一致谢一攻读学位期间发表的学术论文目录一学位论文评阅及答辩情况表汾山东大学博士学位论文摘要现代探测技术的发展

4、，大大加强并普及了人们获得三维空间数据的能力。象三维扫描仪、、等设备所获得的空间数据在质量和数量上都有了快速的提高。如何充分利用这些空间数据，从中提取物体的特性和形状等有关信息，并以直观的方式表达出来，满足工业制造、医疗、军事等领域日益增长的需求，是一个难度极大的挑战性问题。尽管三维数据的来源和应用领域各不相同，但它们都是通过高密度的数据描述空间几何形状。如何从这些看似杂乱无章的数据中，找出数据点间的关系，建立高精度的曲面模型，是海量空间数据在所有应用领域中面临的共性科学问题，是本文研究的核心问题。，对绝大多数物体，曲面建模的目标是真实再现客观世界中物体的形

5、状而言难以用一个整体函数表示其外形，因此分片表示复杂物体形状成为构造曲面模型的通用的手段。面片所采用的数学表达式和相邻面片之间的连续性依赖于所要解决的问题和原数据的形式。相邻面片之间达到连续性是物体曲面建模的基本要求。为达到连续，需要确定物体表面上的顶点以及顶点之间的连接关系，得到曲面的多边形网格表示。对海量数据点拟合的另一种方法是用简化后的数据点构造多边形网格，不是多边形网格顶点的数据点可用来在多边形上构造更光滑的曲面’连续。例如，将密集的三角网格简化为稀疏的三角网格，多余的数据点用来在简化后的三角形边界上构造边界曲线及跨界导矢或者使三角形上的曲面片具有较

6、高的多项式逼近精度。’和连续的曲面模型在目前可视化和计算机辅助几何设计中具有广泛的应用。本文研究了和’连续的曲面模型，提出了由三维海量数据点构造相应，’和曲面模型的方法并分别应用于基于的三维虚拟人体建模和相关的计算机辅助几何设计建模技术的研究中。这些工作的主要内容体现在如下三个方面子像素精度的轮廓提取。从、、扫描仪和遥感等设备可以获取大量的影像数据，尽管这些设备的分辨率越来越高，但人们总是希望能从所得的影像数据中获得比像素更精细的物体轮廓，本文提出了两种方法获得物体在像素内的边界。勺·认山东大学博士学位论文第，，一种方法在分析了方法所带来误差的基础上使用闽值

7、确定边界像素、边界内像素和边界外像素，并依据这样相邻的三个像素求出边界点的位置，并对边界点的连接方法做了相应的修正。不同于方，。，法新方法区分边界点和等值点在求出边界点后可以找到更好的插值点进行插值，得到更精确的等值点。第，，二种方法是一种几何方法与以往的插值方法不同利用物体的几何形状与像素值的关系，根据像素值的对，。比变化情况确定物体在边界像素内的轮廓它假定物体轮廓在像素级别上是直线段，在此基础上证明了可以利用相邻两个边界像素的值决定物体轮廓。理论的分析表明，当物体的边界在像素级别上可以认为是直线时，新方法能够求出精确的边界点。以上两种新方法分别利用相邻像

8、素的像素值在边界法方向和切方向上的关系，最终确定物体