基于切片數(shù)據(jù)的三維B樣條曲面重構(gòu).pdf

1、逆向工程技術(shù)是一門隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步而迅速發(fā)展起來(lái)的新興學(xué)科與技術(shù)，在計(jì)算機(jī)輔助制造、生物醫(yī)學(xué)工程、虛擬現(xiàn)實(shí)、非破壞性監(jiān)測(cè)等諸多方面得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。逆向工程是一種從實(shí)物到數(shù)據(jù)、再?gòu)臄?shù)據(jù)到模型的過(guò)程。其中從數(shù)據(jù)到模型的這一過(guò)程即曲線曲面重構(gòu)問(wèn)題，是逆向工程中的一個(gè)難題，卻又是最重要的問(wèn)題。本文的核心研究問(wèn)題是如何從給定的一系列切片重構(gòu)出模型，并使重構(gòu)得到的模型能由統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型表達(dá)。 本文首先回顧了逆

2、向工程和三維曲線曲面的重構(gòu)，接著介紹了文中應(yīng)用的重構(gòu)的理論基礎(chǔ)—B樣條曲線曲面的知識(shí)。然后根據(jù)重構(gòu)時(shí)切片上的輪廓的特點(diǎn)將重構(gòu)問(wèn)題分為兩類：?jiǎn)屋喞那嬷貥?gòu)和多輪廓曲面重構(gòu)。其中，單輪廓的曲面重構(gòu)又是多輪廓曲面重構(gòu)的基礎(chǔ)。 單輪廓的曲面重構(gòu)時(shí)，由于各層切片上均只有一條封閉輪廓線，因此不存在對(duì)應(yīng)、分支及多重封閉輪廓線等問(wèn)題，重構(gòu)較為簡(jiǎn)單。這時(shí)主要考慮算法的效率．及重構(gòu)曲面的精度。利用B樣條方法重構(gòu)時(shí)，型值點(diǎn)的選取是影響算法效率及重構(gòu)

3、曲面精度的主要因素。若輪廓線較為光滑時(shí)，采用極坐標(biāo)方式取點(diǎn)的方法，能夠避免前期的輪廓提取及后期的型值點(diǎn)的相容性處理，使得算法效率大大提高，但并不適用于復(fù)雜輪廓。高曲率點(diǎn)含有描述邊界形狀特征的重要信息，可將這些點(diǎn)作為特征點(diǎn)來(lái)代表整個(gè)輪廓。因此，首先確定特征點(diǎn)，根據(jù)特征點(diǎn)確定采樣密度，利用非均勻B樣條進(jìn)行重構(gòu)；或是在特征點(diǎn)處對(duì)輪廓進(jìn)行分割，分別重構(gòu)得曲面片后組合得最終曲面。 多輪廓的曲面重構(gòu)時(shí)，主要考慮以下三個(gè)問(wèn)題：1、對(duì)應(yīng)問(wèn)題，2

4、、含多重封閉輪廓的重構(gòu)問(wèn)題，3、分支問(wèn)題。根據(jù)曲面的連續(xù)性，屬于同一分支的輪廓線群，其幾何中心應(yīng)該位于一條光滑的曲線上，因此用質(zhì)心位置解決對(duì)應(yīng)問(wèn)題；對(duì)于含多重封閉輪廓線的重構(gòu)問(wèn)題，利用改進(jìn)的圖像分割及填充技術(shù)將多重封閉輪．廓線分離、排序，將該問(wèn)題轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)或分支問(wèn)題；解決分支問(wèn)題時(shí)，假設(shè)相鄰兩層切片，第i、i+1層，其中第i層有n個(gè)封閉子輪廓，第i+1層有一個(gè)封閉輪廓(多對(duì)多的情況可以轉(zhuǎn)化為一對(duì)多的情況，因此這里只介紹一對(duì)多的情況)。根