点云模型局部细节提取和融合技术的研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文点云模型局部细节提取与融合技术研究姓名：项勃申请学位级别：硕士专业：航空宇航制造工程指导教师：安鲁陵2011-03南京航空天大学硕士学位论文摘要近年来，随着生活水平的提高，人们对满足审美要求的浮雕产品的需求不断增长。浮雕市场日益增长的需求对浮雕的个性化设计提出越来越高的要求，也即是人们需要满足个人喜好的浮雕而并不是标准化的浮雕，并且人们也可以同时参与浮雕的设计从而得到个人最满意的浮雕产品。因此，本文着重研究基于点云模型的局部细节提取以及融合设计，并结合企业实际需要开发了基于几何造型平台OpenCASCADE的浮雕CAD软件，主要研究内容及取得的成果

2、如下：（1）点云模型的几何属性求解对于点云模型，通过空间分块，改进K邻域搜索方式即结合空间球搜索与栅格逐层扩散搜索结合的搜索方式，提出了新的K邻域求解方法；通过协方差分析法实现点云模型的法矢和曲率求解，并且运用最小生成树实现法矢方向的调整；通过平台实现法矢曲率的显示，验证了其正确性；点云模型的几何属性的求解（包括K邻域、法矢和曲率的求解）为点云模型的光顺去噪，局部细节提取以及融合设计奠定了基础。（2）点云模型的光顺去噪针对拉普拉斯光顺，邻域滤波以及平均曲率流的光顺去噪算法进行研究；对于各个算法的顶点漂移，保特征性，保体积性以及算法效率进行了详细的阐述；通过平台验证了各个光顺去

3、噪算法的特性；点云模型的光顺去噪保证了点云模型的后续处理不受噪声的干扰。（3）点云模型的局部细节提取运用交互式的方法实现了在点云主平面内绘制初始轮廓线；借鉴二维图像的Snake算法以及三维网格模型的Snake算法提出了点云模型的Snake算法，实现了对初始轮廓线的优化，得到锁定在点云模型特征附近的最终轮廓线；运用Z-MAP栅格数据结构实现了区域内的点云细节提取。（4）点云模型的融合设计采用三维模型变换技术实现子点云模型几何变换，并且得到融合过渡区域；运用二维图形的偏距得到融合过渡区域的插值点；通过径向基函数实现使用插值点生成隐式曲面；使用MC算法实现隐式曲面的显示；将融合过渡

4、区域点云与两个原始点云合并得到最终的融合后点云。（5）开发浮雕CAD软件以具体浮雕产品为例，详细阐述了浮雕的几何属性的求解，实现浮雕模型的光顺去噪，浮雕模型的局部细节提取以及浮雕模型的融合设计全过程，给出多个应用实例。关键词：点云模型，浮雕，几何属性，光顺去噪，局部细节提取，融合I点云模型局部细节提取与融合技术研究AbstractInrecentyears,alongwiththeraisingoflivingstandards,thedemandforaestheticreliefproductshasbeencontinuouslyincreasing.Duetother

5、eqiurementsfromreliefmarket,higherandhigherdemandhasbeenproposedforrelief’spersonalizeddesign.Peopleprefercreactiveandindividualizedrelieftocommonandstandardizedrelief.Andpeoplecanalsoparticipateinthedesignofrelieftogetthemostsatisfiedreliefproducts.Thereforethisdissertationmakesresearcheso

6、nreliefpersonalizeddesign,focusingontheextractionandfusionofpointcloudmodel.Tomeettheneedsofenterprise,reliefCADsoftware,basedongeometricplatformofOpenCASCADE,isdeveloped.Themaincontentsandachievementsareasfollow:(1)Thegeometricpropertiesforpointcloudmodelarecomputed.Anewmethodisproposedfor

7、solvingtheKnearestneighbors.Themethodincludestwosteps:thespatialpartitionandthesearchofKnearestneighbors.Theimprovementistofindanewsearchmethodwhichcombinedwiththespatialspheresearchandthesearchwiththegirddiffusedlayer-by-layer.Thenormalandcurvatureofpoi