三维扫描仪与逆向工程关键技术研究

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1、华中科技大学博士学位论文三维扫描仪与逆向工程关键技术研究姓名：胡寅申请学位级别：博士专业：模式识别与智能系统指导教师：李德华20051022华中科技大学博士学位论文部分获取的数据不完整造成三维数据残缺这就需要对测量数据加以延拓和修补本文提出了一种遗传算法与BP算法相结合的数据修补神经网络模型不仅保留了BP神经网络的优点又具有全局寻优能力在鲁棒性和生成修补数据的精度方面也得到很大的提高随着测量精度要求的提高三维扫描仪获取的点云数目可能很多其中包含大量的冗余数据因此需要对点云进行压缩最简单常用的压缩方法是分别沿经纬线方向稀疏采样即降低空间象素分辨率这种方法虽然可以提高压缩比但它以牺牲重建

2、质量为代价不适合复杂形体的表面重建本文针对结构光扫描的数据结构特点提出了一种由二维曲线Splitting算法拓展至三维空间的自适应门限3DSplitting算法收到了较好的压缩效果它既有较高的压缩比又保持了物体的细节信息在获取物体表面采样点的点云数据后还必须用多边形曲线曲面等形式将模型描述出来即进行三维重建本文选择三角网格模型作为三维重建方法分别对规则数据和散乱数据的三角剖分进行了研究针对结构光扫描获得的规则数据提出了一种基于轮廓线相关性的启发式搜索算法而对多关节扫描获得的散乱数据则先进行切割得到截面轮廓线然后对截线进行排序再在两条有序的截线之间构建三角网格为了满足日益增长的计算机图

3、形真实感需要几何模型所包含的三角网格数目越来越多复杂的网格模型不利于存储传输和绘制网格简化和多细节层次模型LOD方法相继产生渐进网格是网格简化技术中很有发展前途的一种它把任意网格表示成一个简化网格和一组记录了网格简化信息的序列简化网格通过一系列顶点分裂操作就可以动态实时地恢复成原始网格这种方法不仅能够提供一组连续的多分辨率模型还支持渐进方式传输并提供一种有效的网格压缩方式本文在原有渐进网格简化方法的基础上提出了一种基于半边折叠和保持颜色的三角网格压缩算法避免了折叠后新顶点计算的复杂过程同时体现了颜色属性在压缩中的作用得到了更好的模型简化效果关键词三维扫描逆向工程参数定标数据修补点云压

4、缩三维构型三角网格简化II华中科技大学博士学位论文AbstractAlongwiththedevelopmentofcomputertechnology,anurgentrequest,thatishowtoobtain3Dmodelofobjects,isputforwardinindustrialproduction,moviemaking,appareldesign,medicaldiagnosisandmilitarytrainingetc.3Dscannerisakindofinputequipmentwhichcanacquirethe3Ddataofanobjectdi

5、rectly.ThistechnologycomestobeknownasReverseEngineering.3Dscannerrealtestosuchsubjectsasoptics,mechanics,electronics,automaticcontrol,imageprocessetcandhasmuchsignificanceonmanyapplications.Inthisdissertation,somekeytechnologyusedin3Dscanneraredevelopedincluding3Dacquiring,systemcalibration,dat

6、arepairing,pointcloudcompression,3Dreconstructionandtrianglemeshsimplification.MyworkhasbeensupportedbyNationalNaturalScienceFundation(69775022)andNational863Project(863-306-ZT04-06-3).First,tothefieldsof3Dacquiring,itsystematicallyconcludesthepopular3Dacquiringmethodsandsomeproductsof3Dscanner

7、.Thebasicprocessandkeytechnologyarealsopresented.3Dscannercanbedividedintotwotypesaccordingtoitsacquiringmethod:contactandnon-contact.Theformerusesprobetotouchthesurfaceofobjectsandobtainthecoordinationfromgeometrystructure.Thelat