基于三角網(wǎng)格的離散曲率計(jì)算方法研究.pdf

1、隨著三維光學(xué)測(cè)量技術(shù)的快速發(fā)展，三維激光掃描儀在航空航天、汽車(chē)、家電、服裝鞋帽、家具、玩具、醫(yī)學(xué)修復(fù)、文物修復(fù)、考古、刑偵等領(lǐng)域得到了普及應(yīng)用，大規(guī)模離散數(shù)據(jù)的處理越來(lái)越重要，其中基于點(diǎn)云離散曲率研究冗余數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)、噪聲去除成為近年來(lái)的熱點(diǎn)。本文針對(duì)點(diǎn)云離散曲率計(jì)算方法存在精度不高、穩(wěn)定性不好的問(wèn)題，研究提高點(diǎn)云離散曲率計(jì)算精度和穩(wěn)定性的方法，并將設(shè)計(jì)的點(diǎn)云離散曲率計(jì)算方法應(yīng)用于實(shí)際掃描測(cè)量數(shù)據(jù)的光順處理。
　　論文以微分幾何為理論

2、基礎(chǔ)，系統(tǒng)地研究了點(diǎn)云離散曲率的計(jì)算方法，通過(guò)球面、柱面、馬鞍面不同間隔的采樣數(shù)據(jù)，用曲面理論計(jì)算曲率與經(jīng)典點(diǎn)云離散曲率計(jì)算方法的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)目前應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理的主流離散曲率計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果差異較大、穩(wěn)定性不好。論文基于離散點(diǎn)云生成的三角網(wǎng)格模型，首先定義三角形中最大角與最小角的余弦差作為三角形形狀規(guī)整度的判定因子，采用球面為采樣對(duì)象，通過(guò)Mayer算法計(jì)算三角面片不同規(guī)整程度下曲率的誤差，來(lái)研究網(wǎng)格中三角面片的規(guī)整程度對(duì)曲

3、率計(jì)算的影響，然后對(duì)馬鞍面進(jìn)行不同采樣間隔的采樣，通過(guò)離散曲率計(jì)算誤差的對(duì)比，分析采樣間隔對(duì)離散曲率計(jì)算的影響。論文通過(guò)引入三角面片的形狀規(guī)整度，對(duì)Voronoi區(qū)域的面積計(jì)算進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了Mayer改進(jìn)算法，將該算法應(yīng)用于球面、柱面、拋物面、馬鞍面的曲率計(jì)算，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法有效提高了點(diǎn)云離散曲率計(jì)算的精度和穩(wěn)定性。
　　論文將改進(jìn)的算法應(yīng)用于實(shí)際掃描測(cè)量數(shù)據(jù)的光順處理，通過(guò)對(duì)離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)局部形狀特征的分析，設(shè)計(jì)了基

4、于離散曲率的光順去噪算法，利用平均曲率閾值提取曲率大的邊緣特征點(diǎn)和噪聲點(diǎn)，快速判別點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特征點(diǎn)。實(shí)際處理結(jié)果表明改進(jìn)后的算法不僅能夠識(shí)別出測(cè)量物體的邊緣輪廓而且也能較好地處理物體表面的細(xì)節(jié)特征，達(dá)到了在去除噪聲、獲取離散曲面更高階光滑的同時(shí)，保持曲面固有幾何特征的目的。
　　論文的研究成果已與實(shí)驗(yàn)室自主開(kāi)發(fā)的三維激光掃描測(cè)量軟件集成，應(yīng)用于實(shí)際掃描測(cè)量數(shù)據(jù)的處理，較好地解決了冗余數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)和噪聲去除的問(wèn)題，得到了企業(yè)的認(rèn)可，有利