基于NURBS的散乱数据点曲面重构系统的研究与实现

摘要

该文对汽车及其模具的三维测量、曲面重建进行了研究、实践,主要工作如下:研究了逆向工程技术基础,对逆向工程中曲面重建的基本理论进行了研究.采用ATOS非接触式扫描仪对自由曲面进行表面数字化.介绍了目前逆向工程中主要测量方法.对测量后的数据点的处理:筛选、光顺、精简等,进行了研究,提出了逐点剔除法的新算法.提出了一种基于三维栅格的点的筛选、精简方法.研究了点的三角网络化和三角网络模型的建立,然后在对大量测量数据点采样时根据曲面上的曲率规划网格点的分布.该文提出了一种判断采样网络点对测量数据的逼近精度的判断指标.又提出了一种根据网络点相对于测量数据的最大允差自动地确定采样网络的大小的方法.对曲面重建、曲面编辑进行了研究.并根据汽车零部件及其模具表面自由曲面较多,形状复杂等特点,提出了以边界为中心、以区域划分、曲面拟合和曲面拼接为基本步骤的重构方法.提出以NURBS理论为数学模型,采用MFC和OpenGL结合的三维图形开发技术,实现该曲面重构系统的软件程序结构.给出了在OpenGL下实现曲线曲面的Visual C++程序及编程思路.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

课题来源及本文的主要工作

第二章数据点的获取

第三章数据点的处理：筛选与光顺等

3.1建立数据点的拓扑关系

3.2干扰性数据点（坏点）的剔除方法及其判断准则

3.2.1逐点剔除法及其改进算法

3.2.2算法的并行实现

3.3散乱点云的筛选，精简处理

3.3.1数据点云筛选的原则与算法

3.4数据点的光顺处理

第四章点的三角网络化和三角网络模型

4.1与三角网络化有关的若干定义

4.2基于曲率的自由曲面抽样网络化

4.2.1算法描述

4.2.2形状函数

4.2.3算法的检验

4.3根据给定最大允差确定采样网格大小

4.4三角网络模型的数学描述

4.5三角网络模型在计算机中的表示

4.6采样网络模型的误差的计算

4.7实例检验

第五章曲面拟合与裁剪

5.1 NURBS方法概述

5.1.1 NURBS曲线，曲面的数学描述

5.1.2 NURBS方法的性质和优缺点

5.2曲面重构的方法

5.3一些常用曲面的NURBS表示

5.4曲面编辑

5.5面造型系统的数学模型

5.6曲线，曲面造型的数据结构

5.7采用OpenGL作为新的三维图形建立方法

5.7.1 OpenGL方法

5.7.2 OpenGL绘制NURBS曲线曲面程序的实现

5.7.3 OpenGL三维图形变换

5.8本章程序流程图及系统拟合效果图

第六章总结与展望

参考文献

作者攻读硕士期间发表的论文和出版的书籍及部分科研工作

致谢