基于法矢信息的点云特征提取技术的研究

摘要

在工业零件的反求工程(Reverse Engineering)中,点云数据特征提取是模型重建的一个重要环节。随着数字扫描技术和计算机技术的飞速发展,三维点云模型已被广泛应用于逆向工程、模式识别和计算机图形学等领域,其中点云特征提取技术是国内外众多学者十分感兴趣的一个研究方向。本文的目的是研究一种基于法矢信息的点云特征提取方法。
　　通过激光扫描仪或数字化设备生成的数据是非常庞大的。为了缩短数据处理的时间,首先采用八叉树方法对点云数据进行空间划分,将点云包围在不同的立方体包围盒中。其次,在候选点所在立方体及周围立方体中实现点云中任意一点的k个近邻点的搜寻。然后利用最小二乘二次曲面局部拟合近邻点,将利用微分几何知识求得的候选点在拟合曲面的法矢作为该点的估计法矢。最后利用每个点法矢与邻近点法矢之间的夹角变化,识别出点云数据中的特征点。利用识别出的特征点,可将点云数据分割成点云面片,再对点云面片进行曲面重建,可获得点云零件的CAD模型。
　　在 Matlab环境中利用本文提出的特征提取技术,实现点云特征提取的实验,并使用实际点云验证了该算法的实效性。

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第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 课题背景及意义

1.3国内外发展现状

1.4主要研究内容

第2章 基于空间八叉树的邻域搜索

2.1 引言

2.2 八叉树模型的基本原理

2.3八叉树的数学模型

2.4八叉树分割终止条件

2.5八叉树的数据存储结构

2.6三维点云空间分割实验分析

2.7三维点云邻域搜索分析

2.8本章小结

第3章 局部曲面的最小二乘拟合

3.1 引言

3.2最小二乘的基本原理

3.3移动最小二乘法

3.4最小二乘的曲线曲面拟合

3.5局部坐标的建立

3.6本章小结

第4章 三维点云特征提取分析

4.1 引言

4.2三维点云法矢估计实验分析

4.3邻域点对点云法矢的影响

4.4三维点云估计法矢误差分析

4.5 三维点云特征提取分析

4.6本章小结

第5章 基于特征点的三维点云分割实验分析

5.1 引言

5.2法矢信息提取点云特征

5.3点云特征提取的影响因素分析

5.4基于边界特征点分割点云实验结果

5.5基于分割的模型重建

5.6本章小结

结论

参考文献

声明

致谢