基于特征识别的三维重建方法研究

论文摘要

工程视图作为一种以投影原理表达空间三维形体的有效手段,广泛地应用于产品模型设计,在机械工业中扮演着重要的角色。工程技术人员借助二维视图,可以很容易地读懂视图所表达的空间形体信息和产品设计思想。随着三维CAD/CAM软件的广泛使用,在很多情况下,产品模型都需要进行三维表达,而目前仍然存在着大量设计图纸没有转换成三维模型,若采用人工手段将耗费大量的人力和时间,于是对由工程视图自动转换三维模型的算法研究有迫切的需要。经过多年来的研究,己经提出了很多种重建方法,虽然这些方法各有特点,但离实际应用还有一段距离。本文介绍了DXF文件存储格式及其读取算法,详细描述了视图分离,坐标转换,几何特征识别等工作,提出了连通区域求解的新方法,探讨了基于尺寸标注语义和基于图形几何形体信息的计算机基元体识别技术,研究了三维重建中的模型引导算法。在上述研究的基础上,设计了一种由三视图重建三维实体的实施方案。以DXF格式文件作为三视图数据输入的统一格式,设计了用于表达特征信息的数据结构,以此来反映图元与图元之间的关系,并根据模型引导的方法实现三维重建。为了验证本文所研究的重建方法和所设计的实施方案,开发了一个三维重建的计算机软件原型工具,并结合一些实例进行了初步验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源与研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 研究现状与存在的问题
• 1.4 本文所做的工作
• 1.5 开发工具
• 第2章 工程图预处理
• 2.1 DXF 文件格式
• 2.1.1 DXF 文件的总体结构
• 2.1.2 DXF 文件的一般样式
• 2.1.3 组码和组值的对应关系
• 2.2 图形实体元素的读取
• 2.2.1 LINE（直线） 的存储格式及读取算法
• 2.2.2 CIRCLE（圆）的存储格式及读取算法
• 2.2.3 ARC（圆弧）的存储格式及读取算法
• 2.2.4 DIMENSION（标注）
• 2.3 视图分离
• 2.4 坐标转换
• 2.4.1 确定空间投影坐标轴原点
• 2.4.2 确定映射矩阵
• 第3章 视图中几何特征的识别
• 3.1 几何特征的存储方式
• 3.1.1 二维视图特征的概念
• 3.1.2 二维视图特征存储方式
• 3.2 几何特征的识别算法
• 3.2.1 连通区域求解
• 3.2.2 几何特征的三维重建
• 3.2.3 三维基本特征存储方式
• 3.3 基于尺寸标注语义的几何特征识别
• 3.3.1 尺寸标注语义分析
• 3.3.2 基于尺寸标注引导的简单特征基元体识别
• 第4章 实体重建
• 4.1 虚实判断
• 4.2 模型引导方法的应用
• 4.3 三维重建系统总体流程图
• 4.4 重建结果实例
• 4.4.1 基元体的识别
• 4.4.2 实体识别举例
• 第5章 生成三维实体中间文件
• 5.1 三维实体中间文件格式
• 5.2 生成三维实体中间文件的算法描述
• 结论
• 本文工作总结
• 未来工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的论文
• 致谢
• 详细摘要