【摘 要】
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随着3D扫描仪的广泛普及,曲面重建在图形和视觉领域受到了众多学者的广泛关注,它在工业设计和制造、军事、医学、逆向工程等领域扮演着越来越重要的角色。泊松曲面重建是一种隐式函数曲面重建方法,它的优势是对于含有噪声的点云数据具有较强的适应性,并且能够自动生成平滑的重建曲面。但是该方法在点云模型边缘将不属于形态特征的区域误连接,最终造成重建曲面边缘产生伪曲面。本文对点云的传统泊松曲面重建进行了研究,提出一
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随着3D扫描仪的广泛普及,曲面重建在图形和视觉领域受到了众多学者的广泛关注,它在工业设计和制造、军事、医学、逆向工程等领域扮演着越来越重要的角色。泊松曲面重建是一种隐式函数曲面重建方法,它的优势是对于含有噪声的点云数据具有较强的适应性,并且能够自动生成平滑的重建曲面。但是该方法在点云模型边缘将不属于形态特征的区域误连接,最终造成重建曲面边缘产生伪曲面。本文对点云的传统泊松曲面重建进行了研究,提出一种消除传统泊松曲面重建之后出现伪曲面的方法,主要研究内容如下。(1)定义了函数空间F,选取了基函数使向量场精准表示为节点函数F0的线性和,选择提取了合适的等值面,使得提取的等值面更接近输入的点云样本。(2)针对传统泊松曲面重建后点云边缘误连接产生的伪曲面,提出了加入诺伊曼边界约束和点云修剪的方法,该边界约束使法线导数在边界上为零,从而在边界上更容易得到函数的法向导数,使得指示函数的求解更准确。点云修剪的过程中通过控制输出网格的采样密度,并丢弃采样密度过低的网格,使得修剪后的曲面模型更加精确。(3)针对点云修剪后存在的重建曲面不光滑、点云孔洞的问题,提出了使用移动最小二乘法进行点云平滑的方法,其中拟合函数的建立和权函数的选定是移动最小二乘法的核心,同时该方法对点云孔洞进行了修复。(4)根据上述的研究方法,设计了基于点云的泊松曲面重建系统。采用斯坦福和实验室的点云数据,基于VS、PCL库和Qt框架开发了泊松曲面重建的软件系统。
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