T样条车身点云曲面重构技术.doc

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1、目录摘要IAbstractII目录III第一章绪论11.1课题研究的背景和意义11.2国内外研究现状31.2.1三角网格参数化方法的研究现状31.2.2曲面重构技术研究现状51.3论文的主要内容7第二章车身点云获取及开发工具简介102.1车身数据的采集102.1.1ATOS系统概述112.1.2ATOS系统的工作过程与工作原理132.1.3ATOS系统采集的车身点云实例132.2车身散乱点云数据预处理142.3基于MFC平台的UG二次开发152.3.1基于MFC的VC++与UG接口的创建162.3.2常用的UG二次开

2、发库函数简介172.4本章小结19第三章车身点云的三角剖分与车身三角网格曲面的参数化203.1车身散乱点云数据的三角剖分203.1.1基于增量网格扩展的三角剖分算法203.1.2车身散乱点云数据的三角剖分实例223.2车身三角网格曲面的参数化233.2.1三角网格参数化的几个重要概念243.2.2三角网格参数化算法的基本原理253.2.3三角网格参数化的实现273.2.4车身三角网格曲面参数化283.3本章小结31第四章T网格算法的实现324.1T网格的定义324.1.1层次T网格334.2T网格的构造354.3T网

3、格构造实例364.4本章小结39第五章.车身散乱点云基于T样条曲面重构技术的研究415.1引言415.2两种比较成熟的曲面重建技术简介415.2.1细分曲面重建技术415.2.2NURBS曲面重建算法445.3基于Ｔ样条曲面重建475.3.1T样条曲面重建基本原理475.3.2T样条曲面重建算法流程图505.3.3基于T样条车身点云曲面重建实例515.4三种曲面重构算法比较525.5UG二次开发的实现545.6本章小结57第六章总结与展望586.1全文的工作总结586.2本文的创新点586.3本课题展望59致谢60参

4、考文献61附录：作者在读硕士期间参加的课题和发表的论文65第一章绪论1.1课题研究的背景和意义随着社会的发展，人们消费水平的不断提高，汽车已由原来的奢侈品逐渐转化成人们生活的必需品，购车人群也变得越发多元化。因为审美观的不同，大家对汽车车型的需求也愈发多样化。为了在竞争日趋激烈的汽车行业里脱颖而出，缩短新车型设计的周期已经成为开发商们关注的热点。为了缩短汽车开发周期，越来越多的设计者们开始将目光投向了车身的逆向设计。所谓车身的逆向设计就是将原有车身转化成为CAD模型即实现车身曲面数字化（获取车身点云）、车身曲面重建和

5、车身制造等技术的总称。它是一个将已经存在的车身模型转化成为车身工程设计模型,并以此为基础实现对已有车身进行深入分析和再创造的过程。车身点云曲面重构是车身逆向设计的核心环节，所以车身点云重构技术已经成了当今汽车行业的研究热点。车身曲面重构的过程一般如图1-1所示。在曲面造型领域，各国研究者们对点云的曲面重建方法已经研究了很长时间，并取得了一定的成就，基于点云的曲面重建技术也日趋成熟，而今比较成熟的曲面重建技术主要有细分曲面重建技术，NURBS曲面重建技术。随着Ｔ样条的提出Ｔ样条曲面重建技术的研究也越来越热。所谓T-样条

6、曲面就是带有T-节点的NURBS曲面，它既继承了NURBS曲面的优点又有产生了许多优于NURBS曲面操作的特点。随着T-节点的出现，我们在实现曲面控制网格的划分时网格线就无需再要求全部贯穿，从而很大程度的降低了控制顶点的冗余度，进而更加高速有效地实现了真正意义上的局部细化。而且，在实现两张Ｂ样条曲面的(其中n=0,1,2)拼接时，只需要合并控制网格对应边界附近的n+1列。T-样条是PB-样条的一种特例具备PB—样条的性质，即除奇异点外每个控制顶点都有一个基函数与之一一对应，所以在非奇异点处T-样条曲面有统一的表达式，

7、这也更加有利于对曲面进行处理和分析，因为T样条曲面重建技术具有如此多的优点，所以本文也选择这种方法对车身点云进行曲面重构。由于曲面的特点不同，各种方法在对具有不同特点的曲面的点云进行曲面重建时会产生不同的重建效果。车身曲面比较复杂，车身曲面曲率变化范围较大，在曲面重构过程中极易失去特征信息，选择一种适合于车身的点云曲面重建方法，成了车身点云曲面重建的一个重要工作，直接影响了车身点云曲面重建过程的复杂度和生成的曲面的质量，从而影响了车身的再创造，进而影响了新车型设计的效果和周期，所以选择一种适合于车身点云的曲面重建方法

8、对逆向设计中新车型的设计有着十分重要的意义。车身曲面构建比较复杂，基于散乱点云的车身曲面重建技术是当前车身曲面构建的研究热点。为了快速高效的利用该技术重建车身曲面首先要对车身三角网格曲面进行参数化处理。当今三角网格参数化技术已经十分成熟，方法也十分繁多，在如此繁多的三角网格参数化技术中找到一种适合于车身三角网格特征的参数化技术，对更加精确地实现