基于譜圖理論的點(diǎn)云分割技術(shù)研究.pdf

1、點(diǎn)云分割技術(shù)在逆向工程、機(jī)器人環(huán)境理解和模式識(shí)別中占有很重要的地位。為實(shí)現(xiàn)真實(shí)物體模型在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件中的模型重建，需要利用各種三維掃描儀器得到其點(diǎn)云數(shù)據(jù)。將復(fù)雜的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割成為相對(duì)簡(jiǎn)單的、方便其他應(yīng)用程序處理的子部分是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的研究課題。由于復(fù)雜物體可以看做不同簡(jiǎn)單拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的組合，所以從拓?fù)潢P(guān)系出發(fā)對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分割是點(diǎn)云分割發(fā)展的一種趨勢(shì)。因此，本文將研究一種從點(diǎn)云數(shù)據(jù)之間拓?fù)潢P(guān)系出發(fā)進(jìn)行三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割的方法。

2、r>　　本文從譜圖分割理論出發(fā)，提出了一種建立三維點(diǎn)云相互之間拓?fù)潢P(guān)系的方法。本文所提方法既考慮了點(diǎn)云數(shù)據(jù)點(diǎn)間的統(tǒng)計(jì)特性，又考慮了不同數(shù)據(jù)點(diǎn)間的方向和距離信息。為了減少因參數(shù)設(shè)置不同對(duì)拓?fù)潢P(guān)系的影響，提出了一種參數(shù)自適應(yīng)的相似函數(shù)構(gòu)造法。
　　通過將三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖的連接，從圖的劃分角度出發(fā)對(duì)點(diǎn)云之間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行特征提取。在對(duì)譜空間中特征向量的分析基礎(chǔ)之上，引入一種根據(jù)特征向量所含信息量對(duì)其進(jìn)行取舍的方法。這種方法采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的

3、方法來對(duì)每一個(gè)特征向量所包含信息量進(jìn)行估算，從而根據(jù)信息量的不同進(jìn)行特征向量的取舍。為了讓算法在無監(jiān)督情況下完成點(diǎn)云的自動(dòng)分割，提出了一種通過Reeb圖自動(dòng)確定分割數(shù)目的方法。
　　通過對(duì)自然物體、人體三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)、龍?bào)w三維點(diǎn)云模型的分割實(shí)驗(yàn)，得出了比較符合拓?fù)涠x的分割結(jié)果；通過對(duì)機(jī)械類物體的分割實(shí)驗(yàn)，得出算法獨(dú)特的不同于其他分割算法的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分割特性；通過對(duì)不同運(yùn)動(dòng)人體點(diǎn)云模型的分割實(shí)驗(yàn)，得出算法對(duì)動(dòng)態(tài)變化物體模型的分割效果也