基于点云的曲面重建技术研究

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1、多参未)!户夕l硕士学位论文基于点云的曲面重建技术研究ResearchonSurfaceReconstructingTechnologyofPointCloudData作者：邱春丽导师：许宏丽北京交通大学2014年3月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：马春确签字日期：西l午年3月3f日

2、导师签名：‘却宪丽签字日期：20lfl-年午月2日中图分类号：TP391UDC：004．92j匕学校代码：10004密级：公开、、，印．_丰‘J基于点云的曲面重建技术研究ResearchonSurfaceReconstructingTechnologyofPointCloudData作者姓名：邱春丽导师姓名：许宏丽学位类别：工学学科专业：计算机科学与技术北京交通大学2014年3月学号：11120468职称：教授学位级别：硕士研究方向：图像处理与分析致谢光阴似箭，在北京交通大学攻读硕士学位的日子接近尾声，在逸夫实验室两年半的时间中，我度过了美好而又充实的时光，获益颇多。首先，我特别感谢我

3、的导师许宏丽教授!许老师是一位学识渊博、治学严谨、思想进步的现代化女性，在生活与学习中给予我很大的教导和帮助，是我今后学习的榜样。在我论文撰写的过程中，许老师更是一丝不苟，教导我学术研究的方法，并对论文的每一个部分都给予了细心的指导，在此论文完成之际，对许老师致以崇高的敬意和衷心的感谢。感谢实验室同门和其他同学在生活和学习中对我的关心和帮助，尤其是我的师兄徐万鑫、徐志，师姐梁群仙以及同门张彦超同学，在共同的学习和科研的过程中，互相交流心得体会，并帮我解决学习和科研过程里的各种困难，也希望师弟师妹们能继承本实验室团结刻苦的优良传统，学业进步。感谢我在交大一起相处的同学和朋友，十分珍惜和你

4、们在一起的时光，这段历程我会终生难忘。最后，特别感谢我的父母亲人，感谢你们一直以来的默默陪伴，你们无怨无悔的付出和毫不保留的爱是我前进的动力，谢谢你们成就了现在的我。j匕塞变通盔堂亟±堂焦途塞擅噩摘要受工业、军事、医学、虚拟现实、逆向工程等行业应用驱动，以及三维扫描技术的发展和计算机图形图像处理技术的进步，关于点云数据曲面重建技术的研究目前已成为计算机图形图像处理领域的研究热点。本文选择点云数据相关内容为课题，研究和分析了处理点云数据的若干关键技术问题，提出了一种基于增量网格的空间三角剖分的改进算法。1．分析了点云数据的类型和可视化技术，并用Java3D技术实现了点云数据的可视化，包括

5、移动、旋转和放缩等交互操作；探讨了点云数据空间拓扑关系建立的方法，对相关算法的原理进行了阐述并进行了对比分析；将三角网格剖分的相关理论进行概括总结，列举三角网格构建中一些经典的剖分算法及优缺点，并对三角剖分算法中的Crust算法进行了实验，通过实验数据分析其优点和不足之处。2．以相关理论为基础，提出了基于增量网格的空间三角剖分改进算法。本算法的主要创新点有两处：一是将动态球策略引入到空间分割中，能快速定位到与扩展边进行扩展的候选点所在的包围盒；二是在深入分析Delaunay三角网性质的基础上，设计了顶点度量函数，可以解决约束准则中法向量夹角最大准则和最小内角最大准则的不一致性。该算法源

6、于增量式计算的思想，结合约束准则和设计的顶点度量函数，可在空间由基础三角面片开始重构整个物体表面。3．构建实验系统对算法进行仿真实验，实验表明本文算法可直接在三维空间根据离散点对应曲面的形态变化逐步生成三角网格，最大限度的保证了曲面的平滑性，剖分效果较好；其次，算法采用自适应动态球策略，结合空间分割思想对数据点进行空间分治划分，能有效缩小扩展边对应候选点的规模，提高数据处理效率，证明了该算法的可行性。最后，总结了本论文中的相关工作，同时对下一步工作进行了展望。关键词：点云数据；曲面重建；约束评价准则；动态球策略；空间分治划分分类号：TP391堂越通拦麴堂逊薹垃L一△旦墨!丛￡!ABST

7、RACTDrivenbytheapplicationofindustrial、military、medical、virtualrealitv、reverseengineeringetc，andwiththedevelopmentof3Dscanningtechnologyandtheprocessingofcomputergraphics，researchonsurfacereconstructingtechnologyofpointcloud