基于离散检测点云三维重构的自由曲面加工精度研究

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1、工程硕士学位论文基于离散检测点云三维重构的自由曲面加工精度研究作者姓名康丽萍工程领域机械工程校内指导教师谢晋教授校外指导教师彭彤山高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年4月ResearchonProcessingAccuracyofFreeformSurfacesbasedonDiscreteDetectionPointCloudThree-DimensionalReconstructionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：KangLipingSu

2、pervisor：Prof.XieJinSeniorEngineerPengTongshanSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou，China分类号：TP391.72学校代号：10561学号：201420206526华南理工大学硕士学位论文基于离散检测点云三维重构的自由曲面加工精度研究作者姓名：康丽萍指导教师姓名、职称：谢晋教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：机械工程论文形式：产品研发工程设计√应用研究工程/项目管理调研报告研究方向：自由曲面三维重构论文提交日期：2018年4月10日论文答

3、辩日期：2018年5月27日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：陈进锋委员：谢晋、马小明、陆龙生、冯毅华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名＂：曰期：之年Ｖ月卜曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全

4、了解学校有关保留、使用学位论文的规定，艮ｐ：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。４保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊

5、（光盘版）电子杂志社全文出版和编入ＣＮＫＩ《中国知识视频资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。请在“”以上相应方框内打Ｖ（）作者签名＾４日期：Ｈ小指导教师签名：日期：。＾，丨、作者联系：电话电邮：子箱联系地址含邮編：（）摘要在科技高速发展的今天，三维点云数据处理技术已经广泛地应用于计算机视觉、科学计算、虚拟现实等高新领域，并且在各领域发挥的作用越来越重要。基于三维点云数据的模型重建是三维点云数据处理技术中非常重要的环节，是一系列操作及应用的重要基础。针对大量的三维点云数据，研究出一种更为优良的取点

6、检测算法，以此来精确实现自由曲面模型的三维重构，对于三维点云数据的应用具有十分重要的理论研究意义和工程应用价值。因此，本文将从基于三维点云数据的模型重建、自由曲面检测的取点方式及重构精度等方面展开深入研究，主要的研究内容如下：首先，本文探讨了三维数据获取方式及三维曲面重构技术的国内外研究现状，介绍了三维点云数据处理的基础理论。在此基础上，进一步介绍了等距方法的相关知识，并建立了等距取点检测法、三角形取点检测法及基于曲率的取点检测法三种算法的数学模型，为后续基于这三种算法进行曲面取点及三维重构提供了理论基础。其次，设计了自由曲面模型，加工

7、了实际工件曲面并进行了点云数据检测；根据提取的检测数据，以Matlab为工具，分别基于Delaunay算法拟合方法、多项式拟合方法和局部加权回归方法对自由曲面进行拟合重构，并绘制相应的残差图，确定了以DT算法拟合自由曲面为后期展开取点工作的三维曲面。再次，根据本文提出的三种取点算法的数学模型和取点原理，设计了多种不同的取点方案，在已确定的检测曲面上取点并重建了对应方案下的自由曲面三维形貌，根据ICP算法分别完成了各种取点方案下的三维曲面与设计曲面的配准。根据配准信息，给出了所有方案对应的三维曲面与设计曲面之间的偏差精度，此外，还分析了不

8、同长宽比对等距取点检测、不同内角角度对三角形取点检测的影响。综合以上内容，在取点数目相同的情况下，可以得出以下结论：（1）采用等距取点检测算法时，正方形长宽比等距取点算法优于其他长宽比等距取点算法；（2）采