【摘要】： 復(fù)雜曲面重構(gòu)是逆向工程實(shí)現(xiàn)自由曲面零件數(shù)字化仿制和改進(jìn)的一項(xiàng)重要技術(shù),擁有非常廣闊的應(yīng)用前景。一般的曲面重構(gòu)都是由測(cè)量點(diǎn)云經(jīng)過(guò)預(yù)處理,三角網(wǎng)格剖分,點(diǎn)云分塊,然后對(duì)分塊點(diǎn)云分別進(jìn)行曲面重構(gòu)。這類方法中的自由曲面重構(gòu)過(guò)程相當(dāng)繁瑣費(fèi)時(shí),而且精度難以保證。由此,我們派生出由整塊的三角網(wǎng)格直接進(jìn)行曲面重構(gòu)的思想,并且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化,它可跳過(guò)復(fù)雜且難以控制的點(diǎn)云分塊環(huán)節(jié)。 通常對(duì)實(shí)物進(jìn)行采樣的測(cè)量方法應(yīng)用較多的是非接觸式測(cè)量,我們一般運(yùn)用的是激光掃描儀,這種測(cè)量方法所采得的數(shù)據(jù)點(diǎn)會(huì)包含許多隨機(jī)噪點(diǎn),這些點(diǎn)的存在對(duì)點(diǎn)云的曲面重構(gòu)質(zhì)量有很大的影響�；谶@些隨機(jī)噪點(diǎn)是一種較高頻率分量的信號(hào),我們派生出利用小波分析理論進(jìn)行降噪,濾除這些隨機(jī)噪點(diǎn),為接下來(lái)的復(fù)雜曲面重構(gòu)提供有利條件。 本文首先通過(guò)研究現(xiàn)有的測(cè)量設(shè)備數(shù)據(jù)采集的原理、方法及特點(diǎn),通過(guò)大量零件表面數(shù)據(jù)的測(cè)量,比較自由曲面測(cè)量的各種手段,并采用TDV800型激光掃描儀測(cè)得典型零件的含有隨機(jī)噪聲散亂點(diǎn)云作為研究對(duì)象,對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)拼合、濾波、精簡(jiǎn)及坐標(biāo)變換等預(yù)處理操作,其主要是研究利用小波技術(shù)進(jìn)行降噪,即對(duì)信號(hào)進(jìn)行多次小波分解,分解后得到近似系數(shù)和細(xì)節(jié)系數(shù),再對(duì)細(xì)節(jié)系數(shù)作用閾值抑制噪聲,重建信號(hào)達(dá)到降噪的目的。小波分解后,可以在各個(gè)層次選擇閾值,對(duì)噪聲成分進(jìn)行抑制,手段更加靈活。更重要的是可以根據(jù)某些頻段分離出來(lái)的系數(shù)隨時(shí)間的變化,通過(guò)某些準(zhǔn)則來(lái)確定其是信號(hào)本身所包含的信息,還是噪聲。 另外,在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重構(gòu)過(guò)程中,將散亂點(diǎn)云進(jìn)行等間隔區(qū)域分割,采用三角網(wǎng)格剖分手段來(lái)建立點(diǎn)云在空間的完整拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),同時(shí)設(shè)計(jì)三角面片的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并保存輸出三角面片,將所得三角面片進(jìn)行四邊形劃分,利用參數(shù)化的曲線擬合所得的四邊形曲線網(wǎng)格的邊界線以及邊界線上的法線,再利用參數(shù)化曲面對(duì)四邊形面片進(jìn)行整體構(gòu)造,通過(guò)將參數(shù)化面片與被構(gòu)造的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行誤差比較,在誤差超出預(yù)設(shè)置值的情況下,再次對(duì)四邊形面片進(jìn)行細(xì)分,再次擬合,直至達(dá)到要求為止。 針對(duì)本文各項(xiàng)研究,采用VC++編程開發(fā)工具結(jié)合OpenGL開放式圖形庫(kù)設(shè)計(jì)可視化應(yīng)用軟件以及MATLAB應(yīng)用軟件,通過(guò)葉子、葉片以及人臉等“點(diǎn)云”演示了軟件的可操作性及本文中提出的小波降噪理論以及自適應(yīng)網(wǎng)格擬合理論。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TH164
【圖文】：

由于數(shù)據(jù)量大，測(cè)量不可能對(duì)一個(gè)點(diǎn)重生測(cè)量誤差。在曲面造型中，數(shù)據(jù)點(diǎn)中的“跳點(diǎn)”和，“跳點(diǎn)”也稱“失真點(diǎn)”，通常由于測(cè)量設(shè)備的標(biāo)化造成，若人工手動(dòng)測(cè)量，還會(huì)由于操作誤差，如探此，測(cè)量數(shù)據(jù)的預(yù)處理首先是要從數(shù)據(jù)點(diǎn)集中找到可的數(shù)據(jù)掃描中，存在一個(gè)點(diǎn)與其相鄰的點(diǎn)偏距較大，斷“跳點(diǎn)”的方法有：檢查法：通過(guò)圖形終端，剔除用肉眼觀察到的與截面屏幕上的孤點(diǎn)。這種方法適合于數(shù)據(jù)的初步檢查，可大的異常點(diǎn)。檢查法：通過(guò)截面的數(shù)據(jù)的首末數(shù)據(jù)點(diǎn)，根據(jù)曲面截常為 3~4 階，再通過(guò)最小二乘法擬合得到一條擬合曲條曲線的歐氏距離，如果 e ≥ [ ε]，[ ε ]為給定的誤差，圖 3-3 所示。

圖 3-4 弦高差方法e method of the subtraction of the hypotenuse點(diǎn)與點(diǎn)之間不存在拓?fù)潢P(guān)系，首先必須在點(diǎn)與有較高的局部特性和極端特性，可根據(jù)以下兩橫比與局部頂點(diǎn)方向曲率。其中，三角面片的值。的是光順曲面，方向曲率定義為該頂點(diǎn)相交的變化，每個(gè)頂點(diǎn)的方向曲率可由三角網(wǎng)格曲面的縱橫比和曲率估計(jì)與整體點(diǎn)云的平均值相曲率估計(jì)的點(diǎn)和大縱橫比的三角面片的頂點(diǎn)即點(diǎn)，就可以把誤差點(diǎn)和與相連的三角面片從三三角網(wǎng)格中留下一個(gè)孔。這時(shí)可以通過(guò)孔洞的鄰幾何特性生成誤差點(diǎn)的新位置。

12,( ) ( ), , ; 0a bt bt a a b R aaψ ψ = ∈ ≠ (3.20)式中：a為尺度參數(shù)（伸縮參數(shù)）；b 為位移參數(shù)。這時(shí)，有2221 2,( ) ( ) ( )a bt bt a dt t dtaψ ψ ψ ψ∞ ∞ ∞ ∞ = = =∫ ∫ (3.21)即小波函數(shù)經(jīng)式（3.20）的方式伸縮和平移后的函數(shù)的范數(shù)等于原來(lái)小波函數(shù)的范數(shù)，所以，式（3.20）中的系數(shù)1a2 又稱為規(guī)范化因子。由于函數(shù)族{ },( )a bψ t是由ψ (t )生成的，有時(shí)稱小波函數(shù)ψ (t )為母小波。圖 3-9 給出了小波函數(shù)及伸縮平移后的圖像。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 倪敏敏;基于幾何型的曲面重構(gòu)研究[D];江南大學(xué);2010年

2 張保山;空間三維輪廓的非接觸式掃描測(cè)量及逆向工程研究[D];重慶大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2780439