逆向模型重建技术的研究

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门新兴学科与技术,它的出现,改变了原来CAD系统中从图纸到实物的设计模式,为产品的迅速开发以及快速原型化设计提供了一条新的途径。曲线重建、曲面重建是逆向工程中重要的问题,从已知的采样数据点出发,构造出物体的几何模型,是对物体进行分析、计算和绘制的根据,是研究曲面性质的重要工具。散乱数据点的三角网格剖分是逆向工程中的一个重要环节,是进行后续曲面重建的前提和基础,随着激光和三维坐标测量机等三维数据采样技术和硬件设备的日益完善,人们采用先进的测量设备可以获得物理模型的数据信息。这些数据往往是散乱数据点,而且数据量非常大。对这样的数据直接进行NURBS曲面重构存在很大困难,为此,人们开始研究多项式网格曲面。网格曲面可以表达任意复杂的形体,尤其是三角网格曲面具有计算简单、数值稳定性好以及显示效率高等优点,但是随着数据量的明显增多,扫描获取的几何体的细节以及外形的日渐丰富,对有效生成、处理超大规模几何模型的新方法的需求也日渐增长,单纯采用传统的基于三角面片的绘制方法难以满足真实性、实时性和交互性的要求,三角形网格生成以及进一步简化成为又一个研究热点。本文介绍了文章的选题背景、意义以及目前逆向工程中逆向模型重建的主要技术。本文主要工作如下:1.以Bézier曲线为例,对重新参数化和参数最优化进行了研究,并将参数最优化方法应用到散乱点的曲线重建。2.在判断多边形顶点凹凸性的基础上,提出一种基于多边形的三角剖分方法。3.提出基于边删除和改进二次误差测度的带有属性的三角网格简化方法,在现有的三角网格简化方法的基础上加入了属性的处理。最后对全文进行总结,并指出了今后进一步的研究方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的研究背景
• 1.3 课题研究意义
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 逆向工程中曲线重建方法
• 1.4.2 逆向工程中曲面重建方法
• 1.5 本文主要研究内容
• 第二章 型值点参数设定方法
• 2.1 引言
• 2.2 参数曲线
• 2.3 参数意义
• 2.4 Bézier曲线的重新参数化方法
• 2.4.1 Bézier曲线重新参数化典型方法
• 2.4.2 Bézier曲线重新参数化改进方法
• 2.5 实验结果
• 2.5.1 实验结果图
• 2.5.2 实验结果分析
• 2.6 小结
• 第三章 基于多边形的三角剖分方法
• 3.1 引言
• 3.2 三角剖分技术发展现状
• 3.3 离散点的三角剖分
• 3.3.1 Voronoi图
• 3.3.2 Delaunay三角剖分
• 3.4 多边形的三角剖分
• 3.4.1 简单多边形的相关定义
• 3.4.2 简单多边形顶点的凹凸性的判断
• 3.5 凹多边形转化为凸多边形的方法
• 3.5.1 包含一个凹顶点的凹多边形
• 3.5.2 包含多个凹顶点的凹多边形
• 3.6 凹多边形转化为凸多边形
• 3.7 凹多边形的Delaunay三角剖分
• 3.8 实验结果
• 3.9 小结
• 第四章 带属性的三角网格简化
• 4.1 引言
• 4.2 曲面三角网格的质量指标
• 4.3 常用的网格简化方法及算法
• 4.3.1 常用的网格简化方法
• 4.3.2 常用的网格简化算法
• 4.4 带属性的三角网格简化方法
• 4.4.1 网格模型的数学描述
• 4.4.2 边折叠引起的网格变化
• 4.4.3 改进的二次误差测度
• 4.4.4 算法步骤
• 4.4.5 实验结果
• 4.5 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 今后研究工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参与的学术活动
• 一 发表的学术论文
• 二 参加的主要科研项目
• 致谢