逆向工程中特征提取与形状识别-研究

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1、浙江大学硕士学位论文图日录图目录图2．1边的相邻三角片法矢夹角c【⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9图2．2点P的局部坐标系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一10图2．3用于判断主曲率的网格局部Darboux结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一ll图2．4主曲率极值计算示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．13图2．5提取的特征点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一l3图2．6通过最短路径算法获得的连通图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．14图2．7初始特征线(fandisk．obj8768p

2、oints)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．16图2．8初始特征线(samplel．ob!j12139points)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．17图2．9特征线的优化(casting．o噩5096points)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l7图2．10特征线的优化(90一Bend．obj，11178points)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．17图2．1l本章算法流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18图3．1fandisk模型提取脊线后的效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．20图3．2平面点法式⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．23图3．3面片法矢计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一24图3．4一种需要闭合的脊线的情形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一26图3．5moai模型取不同的邻域阶数和不同的阈值所得到的脊线效果⋯⋯⋯⋯⋯．27图3．6fandisk模型提取脊线后效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．28图3．790一Bend模型提取脊线后效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯28图3．8s伽np模型提取脊线后效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯28图4．1从fandisk点

4、云模型识别出的基元形状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41图4．2从carter点云模型识别出的基元形状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42图4．3从oilpⅧ叩点云模型识别出的基元形状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．42图4．4从90．bend点云模型识别出的基元形状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43图4．5从mastercvlinder点云模型识别出的基元形状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．43III浙江大学硕士学位论文表H录表目录表3．1模型信息⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．27表4．1T值和c妻值之间的数量对比关系⋯⋯⋯

5、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一35表4．2处理模型的数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．40Ⅳ浙江大学硕士学付论文第l章绪论第1章绪论1．1逆向工程中的特征理论1．1．1逆向工程技术及其应用逆向工程(ReverseEngineering，RE)也称为反求工程、反向工程，是相对于传统的正向工程而言的。传统的产品开发是由设计人员和市场营销人员根据市场提出产品功能和规格要求，接着对各零部件进行概念设计、详细设计，并试制原型以检验设计思想和产品性能，然后制定加工工艺，完成新产品的开发工程。概况地说，正向工程是由概念到CAD模型，再到实

6、物模型的开发过程。而逆向工程则是由实物模型到CAD模型的过程。即用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重新构造实物的CAD模型的过程，是一个从样品生成产品数字化信息模型，并在此基础上进行产品设计开发及生成的全过程。逆向工程和传统的仿制技术最大的区别在于：逆向工程通过重构产品零件的CAD模型，可对原型进行修改和再设计，以达到设计创新、产品更新之目的，仿制是最低层次上的反求。逆向工程是消化、吸收先进技术，进行新产品开发、设计、创新的重要技术手段。逆向工程在实践中有着十分广泛的应用。例如，某些大型设备，如汽轮机组、航空发

7、动机等，常因为某一零部件的损坏而不能正常工作，可以通过逆向工程手段，快速生产出这些零部件的替代部件，从而提高设备的利用率和使用寿命。外型设计人员通常难以直接利用计算机为对复杂物体(如人体、复杂曲面外形产品等)直接进行三维几何设计，更倾向于利用粘土、木质材料或泡沫材料等进行初始外形设计。此时，就需要利用逆向工程技术将实物模型转换为三维CAD模型。由于美观、工艺、使用效果等原因，人们经常要对已有的构件做局部的修改。在原始设计没有三维CAD模型的情况下，若能将实物零件通过数据测量与处理产生于实际相符的cAD模型，对CAD模型进行修改以后再进行加工，将显

8、著提高浙江大学硕士学位论文第l章绪论生产效率。因此，逆向工程在改型设计方面发挥着重要的作用。此外，在模具快速制造、艺术品制作、医疗诊断、