多层次单元整体划分的曲面重构算法研究

论文摘要

逆向工程技术是随着计算机技术的发展和成熟,以及数据测量技术的进步而迅速发展起来的一种多学科的综合性技术。该技术已经广泛的应用于计算机辅助设计、虚拟制造、生物医学、电影特效、非破坏性测试以及教育等众多领域。在逆向工程技术中,模型的数字化和曲面重构是其关键环节。数据预处理是模型的数字化后必备的环节。本文在数据的预处理部分主要研究了数据的平滑滤波、精减处理,以及数据的几种插值和拟合方法,包括克里金插值法、距离反比加权法、薄板样条法、基函数法和最小二乘拟合法;然后用程序实现上述几种数据插值和拟合的方法,经分析比较,认为最小二乘拟合法是比较适合本课题的方法。曲面重构算法是逆向工程中的另一个关键内容,本文研究了多层次单元整体划分的曲面重构算法（简称MPU算法）。针对该算法在编程实现时需要采样点法矢的问题进行了分析研究,提出了采样点法矢计算和法矢一致化调整算法;然后运用数据插值和拟合两种思路分别实现了曲面的重构,并将插值和拟合后的重构结果进行了比较。最后,本文给出了算法实现平台,运用VC++编程语言,建立了实现曲面重构的软件系统,通过实验分析,得出该系统的可靠性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 引言
• 1.1 课题来源和研究意义
• 1.2 逆向工程应用概述
• 1.2.1 逆向工程含义
• 1.2.2 逆向工程的分类
• 1.2.3 逆向工程的组成模块
• 1.3 国内外研究现状及分析
• 1.3.1 国外研究现状与分析
• 1.3.2 国内研究现状与分析
• 1.4 本文所研究的内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 逆向工程中点云数据的处理
• 2.1 引言
• 2.2 点云数据的处理方法
• 2.2.1 数据的平滑滤波
• 2.2.2 数据的精减
• 2.3 数据的插值与拟合处理
• 2.3.1 插值与拟合算法的实现思想
• 2.3.2 各种方法的特点
• 2.4 应用结果与比较
• 2.5 本章小结
• 第3章 曲面重构的算法
• 3.1 引言
• 3.2 分片线性曲面重构方法
• 3.2.1 基于Voronoi 图和Delaunay 三角化的方法
• shape 法'>3.2.2 αshape 法
• 3.3 参数化曲面重构方法
• 3.4 细分曲面重构方法
• 3.5 变形曲面重构方法
• 3.6 隐式曲面重构方法
• 3.6.1 MC（Marching Cubes）算法
• 3.6.2 径向基函数法（Radial Basis Function）
• 3.6.3 MPU 隐式曲面的构造算法
• 3.7 其他曲面重构方法
• 3.8 本章小结
• 第4章 多层次单元整体划分的曲面重构算法研究
• 4.1 引言
• 4.2 多层次单元整体划分的曲面重构算法的描述与实现
• 4.2.1 算法基本思想的描述
• 4.2.2 数据结构的建立
• 4.2.3 采样点法矢的计算
• 4.2.4 隐式曲面的拟合与插值
• 4.2.5 软件的整体结构
• 4.3 应用实例及分析
• 4.4 误差分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果