三维点云镂空体的研究及其定量描述

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随着计算机图形学、数字图像处理、光学等技术的发展,人们对于显示效果的要求越来越高。真三维显示作为各国大力发展的三维立体显示技术,已经成为了一个重要的科研领域。而体三维显示技术是真三维显示技术中的重要研究方向。国内外已经做了许多有关体三维显示系统的研究,但是当所用于显示计算的三维点云数据中包含横向凹陷区域时,体三维显示系统往往会出现显示问题,无法正确显示出对应凹陷区域的颜色信息,影响显示真实度。
  本文从体三维显示系统研究中得到启发,针对实体三维显示系统中横向凹陷区域的显示局限性问题,提出了点云中镂空体的概念,对镂空体进行了准确定义。本文提出了一种基于体素连通性原理的点云镂空体区域增长判定算法求出各个镂空体并定义了一组参数用于定量描述点云中镂空体的大小,形状及位置信息。本文的主要研究工作如下:
  首先,本文对点云数据的特征及获取点云的方式做了介绍。
  其次,考虑到确定镂空体时对点云数据的要求,本文提出了一种可同时实现点云去噪及点云分割的预处理算法。该算法可以满足本文实验对数据的预处理要求,能够快速分割点云数据中的不相连的独立物体,并实现简易快速的点云去噪。
  然后,本文对镂空体概念做出了准确定义并针对确定点云中的镂空体这一问题提出了基于体素连通性原理的镂空体区域增长判定算法,而后分别定义了镂空体体积比,镂空体深度比,镂空体法线三个参数来定量描述镂空体的大小,形状和位置信息。
  再者,本文构建了几组包含可计算大小的规则镂空体的点云数据,并通过对包含不同大小的镂空体的几组数据进行实验,通过将实验值与理论值进行对比,确定了算法的最优体素分割参数,使得对于包含不同大小镂空体的点云数据,本文的算法均可以同时保证其准确率及处理效率。
  另外,由于镂空体这一问题的开创性,本文针对这一类问题构建了一组包含300数据的镂空体点云数据集,分为测试数据,建筑,桥梁,饰品雕塑,五金构件,室内家具,自然风景,测试结果证明了算法的可行性并且这一数据集可以作为后续研究工作的参考。
  最后,本文对所做的工作进行了总结,并分析了算法的局限性,对算法的改进提出了展望。
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