3D點(diǎn)云處理理論和技術(shù)是隨著近二十年來(lái)3D掃描技術(shù)、3D建模、以及高速大容量存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的。3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的大規(guī)模產(chǎn)出和日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)加工需求,為這些數(shù)據(jù)所表征的3D形體之間的配準(zhǔn)、差異評(píng)價(jià)以及后續(xù)算法實(shí)現(xiàn)提出了越來(lái)越高的要求。但現(xiàn)有3D點(diǎn)云的配準(zhǔn)方法面臨采樣率不一致、噪點(diǎn)多的數(shù)據(jù)時(shí)存在精度不理想、魯棒性不高的問(wèn)題,以及點(diǎn)云形狀評(píng)價(jià)中局限于單一幾何量,缺乏能刻畫形狀整體外蘊(yùn)特征和內(nèi)蘊(yùn)幾何的評(píng)價(jià)方法等問(wèn)題。本文從離散微分幾何理論的新視角進(jìn)行深入研究,提出基于曲率梯度場(chǎng)Helmholtz-Hodge分解奇異點(diǎn)的點(diǎn)云配準(zhǔn)算法、基于Steklov算子頻譜的3D形狀差異評(píng)價(jià)算法,開(kāi)發(fā)基于MESHLAB的3D點(diǎn)云算法處理系統(tǒng),并通過(guò)若干實(shí)例的配準(zhǔn)與評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證算法的有效性與魯棒性。論文主要研究?jī)?nèi)容概括如下:1.針對(duì)3D點(diǎn)云模型配準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法在效率、精度和魯棒性方面的高要求,本文深入調(diào)研3D點(diǎn)云模型處理技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,詳細(xì)梳理面向3D點(diǎn)云處理的離散微分幾何理論研究與應(yīng)用進(jìn)展,通過(guò)對(duì)現(xiàn)有3D點(diǎn)云模型處理技術(shù)中的點(diǎn)云模型配準(zhǔn)、3D點(diǎn)云形狀評(píng)價(jià)問(wèn)題的數(shù)學(xué)描述、相關(guān)解決方法以及這些現(xiàn)有方法的不...

【文章頁(yè)數(shù)】：153 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 3D點(diǎn)云模型處理技術(shù)綜述
        1.2.1 3D點(diǎn)云配準(zhǔn)問(wèn)題
        1.2.2 3D點(diǎn)云形狀評(píng)價(jià)問(wèn)題
    1.3 離散微分幾何理論的研究與應(yīng)用綜述
        1.3.1 離散微分幾何理論的優(yōu)勢(shì)
        1.3.2 離散微分幾何的點(diǎn)云處理應(yīng)用
    1.4 3D點(diǎn)云模型處理的關(guān)鍵問(wèn)題
    1.5 研究?jī)?nèi)容
第二章 離散微分幾何理論及其3D點(diǎn)云處理
    2.1 離散微分幾何的理論框架
        2.1.1 基本概念
        2.1.2 3D空間線性變換
        2.1.3 網(wǎng)格微分算子
        2.1.4 網(wǎng)格上的函數(shù)空間
        2.1.5 Helmholtz-Hodge分解
    2.2 離散微分幾何理論的相關(guān)應(yīng)用
        2.2.1 3D點(diǎn)云模型去噪
        2.2.2 3D點(diǎn)云模型的網(wǎng)格參數(shù)化
        2.2.3 3D點(diǎn)云模型的非剛性配準(zhǔn)問(wèn)題
    2.3 本章小結(jié)
第三章 基于離散微分幾何理論的點(diǎn)云配準(zhǔn)算法
    3.1 3D點(diǎn)云配準(zhǔn)的理論基礎(chǔ)
    3.2 基于離散微分幾何理論的點(diǎn)云配準(zhǔn)新思路
    3.3 基于Helmholtz-Hodge分解的3D點(diǎn)云模型向量場(chǎng)奇異點(diǎn)提取算法
        3.3.1 離散平均曲率的計(jì)算
        3.3.2 離散曲率梯度場(chǎng)的計(jì)算
        3.3.3 3D點(diǎn)云模型上的降噪處理
        3.3.4 曲率梯度場(chǎng)的無(wú)旋場(chǎng)求解
        3.3.5 曲率梯度場(chǎng)的無(wú)散場(chǎng)求解
        3.3.6 無(wú)旋場(chǎng)及無(wú)散場(chǎng)奇異點(diǎn)的計(jì)算
    3.4 梯度場(chǎng)奇異點(diǎn)的ICP迭代配準(zhǔn)
    3.5 基于HHD-ICP的3D點(diǎn)云配準(zhǔn)算法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        3.5.1 仿真環(huán)境與實(shí)驗(yàn)方案
        3.5.2 實(shí)例驗(yàn)證與結(jié)果
        3.5.3 配準(zhǔn)誤差及算法評(píng)價(jià)
    3.6 本章小結(jié)
第四章 3D點(diǎn)云形狀的Steklov頻譜評(píng)價(jià)方法與根管實(shí)例評(píng)價(jià)
    4.1 引言
    4.2 基于Steklov頻譜理論的3D點(diǎn)云模型形狀評(píng)價(jià)方法
        4.2.1 相關(guān)研究介紹
        4.2.2 Steklov頻譜的數(shù)學(xué)模型
        4.2.3 基于位勢(shì)理論的Steklov算子頻譜的數(shù)值解討論
        4.2.4 離散網(wǎng)格上的Steklov頻譜數(shù)值解算法
        4.2.5 基于Steklov頻譜的3D點(diǎn)云模型評(píng)價(jià)方法
    4.3 根管形狀評(píng)價(jià)的研究背景及方法評(píng)述
    4.4 面向根管點(diǎn)云模型評(píng)價(jià)的Steklov頻譜方法
        4.4.1 基于Steklov頻譜形狀差異的根管形狀評(píng)價(jià)算法總體思路
        4.4.2 參照根管點(diǎn)云模型的構(gòu)造方法
        4.4.3 基于頻譜差異的根管形狀評(píng)價(jià)方法
    4.5 評(píng)價(jià)算法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.5.1 基于Steklov頻譜差異的點(diǎn)云評(píng)價(jià)算法準(zhǔn)確性評(píng)價(jià)
        4.5.2 基于Steklov頻譜差異的點(diǎn)云評(píng)價(jià)算法魯棒性評(píng)價(jià)
    4.6 本章小結(jié)
第五章 基于MESHLAB的3D點(diǎn)云處理算法驗(yàn)證系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    5.1 MESHLAB開(kāi)發(fā)環(huán)境
    5.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)
        5.2.1 點(diǎn)云模型載入模塊
        5.2.2 顯示模塊功能
        5.2.3 HHD配準(zhǔn)模塊功能
        5.2.4 形狀評(píng)價(jià)模塊
        5.2.5 參數(shù)配置模塊
    5.3 基于MESHLAB的點(diǎn)云處理算法實(shí)現(xiàn)
        5.3.1 添加自定義選單
        5.3.2 批量讀取點(diǎn)云來(lái)重建網(wǎng)格
        5.3.3 低圈復(fù)雜度的訪問(wèn)任意階鄰接運(yùn)算算法及其實(shí)現(xiàn)
        5.3.4 基于HHD的點(diǎn)云配準(zhǔn)算法實(shí)現(xiàn)
        5.3.5 基于Steklov算子頻譜的點(diǎn)云模型評(píng)價(jià)算法實(shí)現(xiàn)
    5.4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行分析
        5.4.1 系統(tǒng)功能界面
        5.4.2 HHD-ICP配準(zhǔn)算法運(yùn)行實(shí)例
        5.4.3 任意階鄰接運(yùn)算算法對(duì)平滑化算法的改進(jìn)與效果
        5.4.4 任意階鄰接運(yùn)算算法的運(yùn)行分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀博士期間發(fā)表的論文
致謝



本文編號(hào)：3849332