面向三维重建的工程图投影信息获取与处理

论文摘要

基于工程图的三维形体重建技术是根据形体在二维投影视图中的几何信息和拓扑信息生成相应的三维形体,这是一个从低维到高维的构造过程,目前已成为CAD与CAM中的重要研究课题。其中工程图投影信息获取与处理作为三维重建工作的第一步,对重建工作起着重要作用。本文以辽宁省科技攻关项目为背景对基于特征识别的重建方法中工程图投影信息获取与处理技术做了较深入的研究,取得了一定的研究成果。主要内容包括:1.详细研究和分析了DXF文件的格式和存储结构,设计并编写了各图元的数据结构以及获取各实体图元信息的接口程序,分析了尺寸标注约束语义,总结出尺寸标注提取的规则的算法。2.在工程图视图分离方面,提出一种最小外接矩形的多视图分离方法,实现了对于各类非标准三视图的视图分离,包括一视图、二视图等,同时结合工程语义确定出视图的关系,实现从绘图坐标系到空间坐标系的转换。3.着重讨论了半剖视图的识别与处理方法,针对DXF文件格式,获取半剖区域信息,对由半剖视图所打断的形体轮廓线进行了恢复,并给出了具体的算法,降低了后续三维重建的难度。综上所述,本文从工程应用角度出发,提出了一整套工程图三维重建预处理方案。和传统方法相比,在预处理过程中加入了对语义信息和剖视信息的提取识别,能够更加准确、完整地获取和处理工程图中各类数据信息,将处理对象的范围从标准三视图拓展到实际工程图,以DXF工程图文件为数据源,从根本上拓宽了三维重建的适用范围。本文所给算法已在实际的三维重建系统中得到了实现,结果表明可以满足后续重建工作的需要。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外进展
• 1.3 研究内容和关键技术
• 1.4 本文工作
• 第2章 工程图的相关知识及预处理流程
• 2.1 投影的基本知识
• 2.1.1 投影法介绍
• 2.1.2 三视图的形成及投影规律
• 2.1.3 三视图的对应规律
• 2.2 三维重建的基本原理
• 2.3 WINDOWS 环境下OPENGL 编程技术
• 2.3.1 Windows 95/NT 下OpenGL 编程原理
• 2.3.2 VC++6.0 和OpenGL 图形接口的实现
• 2.4 面向三维重建的工程图投影信息预处理流程
• 2.5 本章小结
• 第3章 工程图投影信息获取与处理技术
• 3.1 DXF 文件中实体图元的获取
• 3.1.1 DXF 文件的基本结构
• 3.1.2 DXF 文件中实体段的分析
• 3.1.3 实体图元的数据结构
• 3.2 实体图元的获取
• 3.2.1 直线图元信息的获取
• 3.2.2 圆图元信息的获取
• 3.2.3 圆弧图元信息的获取
• 3.2.4 椭圆图元信息的获取
• 3.3 DXF 文件中标注信息的获取
• 3.3.1 尺寸标注信息的数据结构
• 3.3.2 尺寸标注信息的获取
• 3.4 工程图的数据整理
• 3.4.1 重复图元处理
• 3.4.2 邻接点拟合处理
• 3.5 本章小结
• 第4章 视图分离
• 4.1 传统视图分离方法
• 4.2 视图的分离
• 4.2.1 求视图的最小外接矩形算法
• 4.2.2 确定视图关系
• 4.2.3 求取投影原点
• 4.2.4 视图划分
• 4.3 本章小结
• 第5章 半剖视图的识别与处理
• 5.1 半剖视图信息在DXF 文件中的描述
• 5.1.1 剖视图的描述
• 5.1.2 中心线的描述
• 5.2 半剖视图的识别与获取
• 5.2.1 半剖视图的识别规则
• 5.2.2 半剖视图中心线的获取
• 5.2.3 半剖剖面区域实体信息的获取
• 5.2.4 半剖视图的识别算法
• 5.3 半剖视图的处理
• 5.3.1 镜像算法描述
• 5.3.2 半剖视图的处理过程
• 5.3.3 优化处理
• 5.4 本章小结
• 第6章 视图坐标规格化
• 6.1 设置空间投影坐标轴
• 6.2 坐标系的变换
• 6.2.1 绘图坐标到视图坐标的转换
• 6.2.2 视图坐标到空间投影坐标的转换
• 6.2.3 绘图坐标到空间投影坐标的转换
• 6.3 本章小结
• 第7章 工程图预处理实例
• 7.1 视图分离实例
• 7.2 半剖视图处理实例
• 7.3 重建实例
• 7.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢
• 详细摘要