基于B样条曲线的汽车座椅点云数据的参数化处理与曲面拟合

论文摘要

随着时代的不断进步,作为经济全球化标志的汽车工业正以前所未有的速度在全世界范围内迅猛发展。作为汽车上非常重要的零配件,汽车座椅的更新速度与需求数量都大幅提高。逆向工程作为一种效率高、成本低的新型设计模式,正是在这样的市场需求下得以快速发展。因此利用逆向工程技术实现对汽车座椅的高效设计,显然具有巨大的理论价值和实际价值。本文所使用的原始点云数据是利用激光扫描测量设备获取的扫描线点云数据,其中存在大量的冗余数据。本文使用先对数据按扫描线方向分层,再通过弦高一偏差角度相结合的算法对数据进行精简。这样既简化了三维数据的拓扑关系,又能在分层过程中对层间的数据进行精简,同时符合数据分布特点,且能较好地保留原有数据的曲率特征。本文采取的是先以手工方式为点云数据粗略分块。再以计算拟合曲面曲率为基础,提取特征点的方式,对点云数据进行自动分块。本文设计的基于局部包围盒的K邻域加权平均的方法拟合出均匀型值点网格,在分块区域内利用型值点反求控制点,再利用控制点对曲面进行重构。利用插值方法,将相邻曲面的边界平滑过渡,形成完整的模型。通过与绘制窗口进行手动交互,用鼠标对控制顶点网格进行拾取,键盘进行移动等操作,实现曲面造型的参数化控制。最后,本文另外设计一种无需数据分块,利用层间数据,在中心轴方向上放样的曲面重构方法。

论文目录

• 提要
• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源与研究背景
• 1.2 国内外汽车座椅设计现状
• 1.3 本文的研究意义
• 1.4 本文主要工作
• 1.5 本文结构
• 第2章 背景知识简介
• 2.1 点云相关知识概述
• 2.1.1 点云的概念
• 2.1.2 点云的分类
• 2.2 逆向工程相关知识概述
• 2.2.1 逆向工程的概念
• 2.2.2 逆向工程的流程与关键技术
• 2.2.3 逆向工程技术的发展与应用
• 2.3 本章小结
• 第3章 座椅点云数据的预处理
• 3.1 座椅点云数据的读取及显示
• 3.1.1 DirectX与Direct3D简介
• 3.1.2 点云绘制的实现方法简介
• 3.1.3 模型显示效果演示
• 3.2 点云数据分层处理
• 3.2.1 平行截平面的选取
• 3.2.2 各层点云数据投影
• 3.3 座椅点云数据排序
• 3.4 点云数据精简
• 3.4.1 常用的点云数据精简方法
• 3.4.2 弦高—偏差角度结合法实现座椅点云数据精简
• 3.4.3 精简效果演示及结果分析
• 3.5 汽车座椅点云数据分块
• 3.5.1 常用的点云数据分块方法
• 3.5.2 汽车座椅点云数据分块方法
• 3.5.3 最小二乘法曲而拟合及曲率计算
• 3.6 本章小结
• 第4章 参数化曲而重构
• 4.1 常用曲面重构方法
• 4.2 双三次B样条曲面
• 4.2.1 B样条曲线
• 4.2.2 B样条曲面
• 4.3 双三次均匀B样条曲面型值点选取
• 4.4 双三次均匀B样条曲面反求控制点方法
• 4.5 控制点做参数进行曲面重构
• 4.5.1 参数控制点的生成与存储
• 4.5.2 曲面重构与绘制
• 4.5.3 曲面缝合
• 4.5.4 控制参数的交互与修改
• 4.6 基于层间数据放样方法进行曲面重构
• 4.7 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果
• 致谢