曲面数字化及基于NURBS的曲面重构的研究

论文题目: 曲面数字化及基于NURBS的曲面重构的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 测试计量技术及仪器

作者: 陈建雄

导师: 侯宇,王晓林

关键词: 曲面数字化,曲面重构,非均匀有理样条,逆向工程

文献来源: 中国计量科学研究院

发表年度: 2005

论文摘要: 逆向工程是当前机械行业的一个重要研究方向，是实现产品快速制造的重要手段，深受CAD／CAM领域的广泛重视。特别是曲面重构技术作为逆向工程中的重要一环，一直受到CAD／CAM软件厂商的重视，是今后一个时期的研究热点。 本文在分析国内外研究现状和成果的基础上，根据曲而重构所涉及到的各个环节，提出了一种新的曲面重构方法。主要内容如下。 理论部分分析了曲面数字化的相关理论，并对应用前途宽广的三维激光扫描原理做了深入的研究。对数据点云到分片光滑的NURBS曲面片的重构过程的理论和方法进行了重点研究。首先，采用Hoppe的曲面重构算法，从数据点云构造出三角面片；然后，采用Catmull—Clark细分算法把三角面片转换为四边形面片；最后，采用J．Peters的PCCM算法把四边形面片转换成NURBS曲面片。 实践部分，本文采用软件工程和设计模式的方法和思路设计和实现了本文的重构流程，使本文的重构系统能用来研究曲面重构领域的新的算法和技术；研究了半边数据结构，实现了用这种数据结构来表示三维网格；研究了跟踪球算法，实现了用这个算法在二维平面操作三维对象；以数据流和文件流相结合的方法实现了不同模块间数据的连接。采用Visual Studio．Net 2003开发了曲面重构的软件原型。 采用数字仿真技术和实物测量实验检验了本文的方法，结果表面，本文方法简单易行，能够满足一定的精度要求，适用于处理密集测点的曲面重构问题。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 逆向工程

1.2 数据获取技术

1.3 曲面重构及其关键技术

1.3.1 网格生成技术

1.3.2 曲面表示技术

1.4 曲面重构的应用

1.5 选题意义及主要研究内容

1.5.1 选题意义

1.5.2 主要研究内容

第二章 曲面数字化方法

2.1 概述

2.2 数字化方法

2.2.1 接触式测量法

2.2.2 飞点法

2.2.3 计算机视觉的获取方法

2.3 计算机视觉方法的工作原理

2.3.1 照相机模型

2.3.2 计算机视觉中的各种坐标系

2.3.3 照相机的标定

2.4 被动式方法的工作原理

2.5 主动式方法的工作原理

第三章 曲面重构系统的相关技术

3.1 NURBS基本原理

3.1.1 隐式和参数化形式

3.1.2 Bézier曲线和曲面

3.1.3 B-Splines曲线和曲面

3.1.4 NURBS基本理论

3.2 OpenGL概述

3.2.1. OpenGL简介

3.2.2. OpenGL工作原理

3.2.3. 用OpenGL绘制NURBS曲面

第四章 曲面重构算法

4.1 网格生成算法

4.1.1 k-近邻计算

4.1.2 法向调整

4.1.3 三角面片的输出

4.2 网格四边形化

4.2.1 相关工作

4.2.2 网格四边形化

4.3 NURBS曲面生成

4.3.1 相关工作

4.3.2 NURBS曲面生成算法

第五章 基于NURBS的曲面重构系统的开发

5.1 软件系统框架

5.2 设计模式在曲面重构中的应用

5.2.1 设计模式简介

5.2.2 设计模式的应用

5.3 主要的数据结构

5.4 图形变换算法

5.4.1 四元组运算和旋转变换

5.4.2 鼠标跟踪球算法

第六章 实验结果

6.1 概述

6.2 评估原理

6.3 实验结果

第七章 总结

7.1 结论

7.2 进一步研究

在读期间公开发表的论文

致谢

发布时间: 2007-06-19

参考文献

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• [4].逆向工程中曲面重构技术的研究与实现[D]. 林志浩.苏州大学2006
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