【摘 要】
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曲面重构技术是逆向工程中CAD建模、医学图像可视化等研究领域中的一个重要问题,是逆向工程的重要组成部分。基于三维散乱点云的曲面重构技术更是当前研究的热点,也是其中的
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曲面重构技术是逆向工程中CAD建模、医学图像可视化等研究领域中的一个重要问题,是逆向工程的重要组成部分。基于三维散乱点云的曲面重构技术更是当前研究的热点,也是其中的重点和难点。本文以三维散乱点云为研究对象,对曲面重构技术进行了较为深入的研究,提出了一种基于形变模型的曲面重构方法。首先,针对三维散乱点云提出了一种快速构造初始三角网格的方法。该方法通过定义形状系数,计算出三维散乱点云内部凸形空间中的一点,把这点定义为球心,把球心到散乱点的最短距离定义为球半径,然后在球面上均匀取点并进行三角网格剖分,最后细化三角网格并映射到球面。该方法可以设定参数对初始三角网格进行控制,并快速地构造高质量的三角网格。然后,以初始三角网格为形变模型,提出一种自适应最短距离逼近方法。该方法针对三维散乱点云进行数据分块,提出“自约束”方法来计算三角网格顶点的单位法矢并保证法矢向外,并对三角网格顶点的逼近规则进行了设定。由此,计算出每个顶点到散乱点云的最短距离,使顶点沿其外法矢方向逼近目标曲面,每个顶点逼近之后,其对应最短距离点也相应改变。在逼近过程中,对三角网格进行综合优化来保证高质量的三角网格。最后,本文在31/2细分方法的基础上,采用了一种新的细分方法。在每次细分中,首先在三角面上生成F-顶点,然后按照最大的最小内角准则对三角形进行边翻转优化。本文的细分方法可以达到细分效果的同时又优化了三角形,效果较好。细分完成后,通过把网格顶点映射到散乱点云得到重构曲面。本文把算法应用于三维散乱点云,通过曲面重构实例,验证了本文算法的可行性和有效性。
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