1. 研究目的与意义
传统的产品开发过程是根据市场需求,提出目标和技术指标,进行功能设计,由设计数据构造产品的几何模型,再经过数控加工等一系列的活动产生产品的过程。然而在许多情况下,只有产品样件或实物模型,而没有产品的原始设计资料和图纸。为了适应先进制造技术的发展,需要将这些样件或模型还原为CAD模型。这种根据实物模型或样件测量数据,建立数字模型并作改型的方法,统称为逆向工程,或反求工程。
立体视觉三维成像系统在工业检测、质量控制、逆向工程、医学、虚拟现实、文物数字化和人体轮廓测量等众多领域具有广泛的应用前景。目前,三维成像的数据常采用点云格式保存、显示与处理。点云是一种散乱的数据格式,由于测量技术的不断发展,对物体表面的测量精度与效率也越来越高,测量得到的数据非常大,存在大量的冗余数据,对大量数据进行精简是立体视觉三维成像系统面向用户非常关键的问题。在对物体进行三维轮廓测量时,测量的结果受到光照、镜头畸变、物体边缘效应等因素的影响,在测量结果中常存在噪声,散乱点云数据的去噪研究是立体视觉领域中重要的研究内容。2. 课题关键问题和重难点
课题关键问题
(1) 将点云数据的格式由txt转为标准点云格式。
(2) 采用包围盒法对点云数据进行滤波处理。
3. 国内外研究现状(文献综述)
随着二维测量和扫描硬件设备的不断发展以及一些新的测量技术的出现,工程技术人员可以便捷地获取大量的高精度的点云数据。如采用光学测量设备进行数据采集时,理想情况下一次测量可获得一个扫描区域内的上百万个数据点。这样的点云数据包含了被测物体的特征细节,数据点密集且数据量非常庞大,然而并不是所有的点对于后续建模都是有用的,包含庞大数据量的点云模型给一系列诸如存储、传输以及建模重构等后续操作带来了巨大的困难。兀余的数据量在某些不要求精度的场合反而成了一种累赘,不但降低了计算速度,增加了处理时间,而加大了对计算机资源的消耗。因此,在保持测量对象后续处理环节所需的足够的关键几何形状特征信息的条件下,如何对其点云数据进行最大程度的精简处理,对十准确、快速和高效地进行后续处理便显得非常重要。
点云数据精简的标准和依据可以定义为以最少数量的数据点,最大限度地保持初始点云集合所表示的二维物体表面的几何结构特征。
1.基于包围盒法的二次精简
4. 研究方案
包围盒法的基本思想就是首先采用长方体包围盒来约束点云,接着将整个大的包围盒再按照一定的大小分割成一个个的小立方体栅格,具体小立方体栅格的边长取决于精简率,最后在小栅格中选取最靠近栅格中心的点来代替整个栅格中的点,以此来进行精简而获取均匀采样的点。该方法简单高效,容易实现,是一种简单的基于空间准则的精简方法。对于表面不复杂和曲率变化不大的物体的点云数据精简很有效,精简后的点云比较均匀,能够反映模型的简单轮廓特征,但是当物体表面有曲率大的曲面时,该曲面的精简就不能很好的保持原有的模型特征,也无法确保精简后的精度。主要适用于模型表面形状相对简单并且对精度要求不高的场合。
5. 工作计划
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