逆向工程中曲面重构的应用软件研究

本文在逆向工程曲面重构技术的基础上,对应用在逆向工程的建模过程中的不同软件方法,如专用的逆向工程软件如Imageware、ICEM SURF、Geomagic、Mimics和3Matic,和正向CAD设计软件如UG、UG、Pro/ENGINEER、CATIA等进行了特点和应用方法的研究和比较,以达到在实际应用中选择适当的软件进行曲面重构的目的。     

汽车车灯反射器的逆向工程研究

本文利用UG软件结合三坐标测量机这一测绘手段,通过对汽车车灯反射器逆向造型设计的实例详解,阐述了逆向工程的关键技术：数据采集、数据处理以及CAD模型重构等。逆向工程技术在车灯设计中取得了较好的应用效果。     

逆向工程与新产品设计

论述了新产品设计与逆向工程的关系,重点介绍了逆向工程的概念、应用领域,逆向工程的特点、设备组成,和该工程中的关键技术.在我国工业的不断进步中,逆向工程正日益与产品创新紧密相连,逆向工程、模型设计与分析、再创新,已成为典型的逆向工程与创新设计结合的思路.随着Imageware,Geomagic Studio,CopyCAD,RapidForm等国外逆向软件和Quick Form、RE-SOFT等在内的国内自主开发的软件的成熟;这使得逆向技术应用越来越广泛.在逆向工程中,数据采集、数据预处理、三角网格剖分技术、三维曲面模型重构技术成为逆向工程的关键.数据采集是逆向工程的基础,点云数据的获得与仪器的使用有着密不可分的关系,操作不当会带来测量上的误差偏大,影响整个流程.而由于光顾度和精确度一向是逆向工程中的矛盾所在,需要数据预处理技术、三角网格剖分技术、三维曲面模型重构技术的合理运用.随着不断的研究和软件技术的进步,这几方面的问题正在得到逐步解决.     

基于形态小波变换的指纹图像识别预处理的应用研究

提出了形态小波变换在指纹图像预处理中图像滤波增强的应用算法,该算法利用低频系数构造了一个扁平结构元素,并通过结构元素作用于高频系数,在保持指纹全局特征的情况下,实现图像的滤波增强效果.实验结果表明该算法在指纹图像预处理中的图像滤波增强效果良好、算法有效.     

基于逆向工程技术的电风扇外壳模具设计与研究

介绍了一种基于逆向工程技术的塑料制品模具数字化设计方法,并以某电风扇外壳模具设计为例进行说明.在模具设计过程中,先借助三维扫描仪采集电风扇外壳表面点云数据,然后应用Geomagic Studio软件和UG软件进行数据处理、曲面重构和模型重建,最后用UG软件中MoldWizard模块完成该产品的成型工艺与模具设计.实践表明,此方法对于曲面形状复杂、缺少原始几何数据的塑料产品模具设计具有参考意义,能提高设计的效率和可靠性.     

改进的多级加权滤波算法在细胞图像滤波中的应用

随着图像技术的发展,图像处理在医学领域应用越来越广泛.图像分割是进行正确分类和识别的基础,是图像处理领域中的关键问题.在图像预处理中,针对图像采集过程中产生的噪声问题,结合多种中值滤波算法,得出一种改进的多级加权滤波算法.通过仿真结果表明,该算法的滤波效果明显高于其他中值滤波算法.     

基于产品设计中UG NX与Imageware在逆向工程的综合应用

逆向工程技术是现代产品设计中较为先进的设计方法，该技术集合激光扫描，软件的点云处理与软件的建模等技术。与快速型技术综合应用起来，形成了一个全新的设计模式，能大大的帮助工程师提高产品的设计水平，缩减开发周期．节约成本。本文主要介了逆向工程技术的工作原理与工作流程，对其在产品设计中综合应用UG NX与Imageware软件进行设计作了探讨，分析了谈技术与快速型综合应用的前景。     

基于UG预处理的ANSYS有限元分析方法

为克服大型复杂构件使用ANSYS进行有限元分析时实体模型建立过程中的困难,将计算机辅助设计软件UG与有限元分析软件ANSYS结合起来,在UG中完成实体模型的创建、有限元模型的生成、材料属性的设置以及边界条件和载荷的加载等预处理工作,并生成解算文件.然后将解算文件直接导入ANSYS软件中进行求解,克服了UG实体模型导入ANSYS后网格划分困难、UG有限元模型导入ANSYS后预处理工作无法展开的缺点.实际算例表明,文中方法发挥了UG功能完备的建模优势及ANSYS强大的解算功能,并充分利用了解算文件的可修改性和ANSYS软件的开放性,使分析的可行性与精确性达到最大的统一,为大型复杂结构的有限元分析开辟了新途径.     

基于TMS320VC5402实现指纹成像系统的应用研究

介绍了自动指纹识别系统的算法原理,并说明了指纹识别系统采用TI的DSP芯片TMS320VC5402对指纹识别的预处理算法的编程实现.算法的实现采用了DSP集成开发环境(IDE)为CCS2.2.通过采用极值滤波、平滑滤波、拉普拉氏锐化、二值化、查表细化对指纹图像进行预处理,取得了良好的试验结果.达到了DSP实现指纹识别预处理的研究应用目的.     

逆向工程与新产品设计

论述了新产品设计与逆向工程的关系,重点介绍了逆向工程的概念、应用领域,逆向工程的特点、设备组成,和该工程中的关键技术。在我国工业的不断进步中,逆向工程正日益与产品创新紧密相连,逆向工程、模型设计与分析、再创新,已成为典型的逆向工程与创新设计结合的思路。随着Imageware,Geomagic Studio,CopyCAD,RapidForm等国外逆向软件和Quick Fom、RE-SOFT等在内的国内自主开发的软件的成熟；这使得逆向技术应用越来越广泛。在逆向工程中,数据采集、数据预处理、三角网格剖分技术、三维曲面模型重构技术成为逆向工程的关键。数据采集是逆向工程的基础,点云数据的获得与仪器的使用有着密不可分的关系,操作不当会带来测量上的误差偏大,影响整个流程．而由于光顾度和精确度一向是逆向工程中的矛盾所在,需要数据预处理技术、三角网格剖分技术、三维曲面模型重构技术的合理运用。随着不断的研究和软件技术的进步,这几方面的问题正在得到逐步解决。     

基于UG的特征线提取的二次开发技术研究

首先介绍了对UG进行二次开发用到的主要工具;然后基于这些开发工具提出了一种在UG下提取点云截面特征线的方法,并且对该方法中用到的特征点排序的算法进行了详细讲述;最后基于以上算法开发了GRIP程序,并将其挂接到UG主菜单上.     

点云格网化滤波方法及其在隧道变形监测中的应用

将三维激光扫描技术应用于地铁隧道变形监测,针对点云数据的预处理问题,研究基于小波分析的点云格网化滤波方法。结合南京地铁隧道扫描点云数据及其特性,分析和选择合理的插值方法对隧道点云进行格网化处理,采用小波变换对格网点数据进行异常值探测,采用小波阈值去噪对格网点数据进行整体去噪,获得滤波后的点云并进行封装对比,获得了很好的滤波效果。     

改进的布料模拟算法在多波束点云粗差剔除中的应用

针对目前多波束滤波需要人工剔除的现状,在布料模拟滤波算法（cloth simulation filtering,CSF）基础上,提出了一种基于点云分割和自适应参数调整改进的CSF算法。先对多波束点云数据进行分割,然后根据点云数据的面积和标准差调整每块CSF算法的参数,再构建布料滤波模型剔除粗差点,最终将分割后的点云拼接生成水下地形点云数据。结果表明,本文算法与CSF算法相比,克服了过度滤波现象,而且对于不同地区与人工方法粗差点剔除比分别从1.03下降到1.01和从1.46下降到1.19;与人工剔除粗差相比,避免了遗漏粗差点,人工干预很少。     

基于面结构光的T型焊接接头成形角度测量

针对钛合金带筋壁板T型焊接接头成形角度的测量需求,基于面结构光三维扫描仪设计了三维点云测量系统,以获取T型焊接接头区域三维点云。首先,对三维点云进行预处理,利用统计滤波去除离群点,通过直通滤波剪除场景点云和冗余点云,再用体素化栅格法简化点云;然后,使用区域增长算法分割出T型焊接接头的筋板点云和壁板点云;最后,基于随机抽样一致性（RANSAC）算法拟合出分割后的筋板和壁板平面点云,得到平面法向量,计算求得T型焊接接头的成形角度。将焊接前的测量角度反馈给装配机器人,用来修正筋板的装配精度;焊接后的测量角度则用来评判焊接成形质量。计算结果表明,运用所提的点云数据处理方法能快速精确地计算出T型焊接接头的成形角度。     

基于RANSAC模型的机载LiDAR数据中建筑轮廓提取算法

使用正交多项式分带滤波方法对机载LiDAR点云数据进行滤波处理,通过迭代不断剔除非地面高点数据,最终得到由贴近地面的数据拟合而成的正交多项式.通过设定高程阈值将数据分成地面部分与非地面部分.提出了一种基于随机抽样一致性(RANSAC)算法模型的建筑物面片识别和轮廓提取算法,实现在包含噪声的点云数据中快速准确地识别和提取建筑物轮廓.在实验中对长春市的机载LiDAR数据进行了滤波、建筑屋顶面及其轮廓的提取,验证了本文算法的较高效率和精度.     

采空区三维激光扫描点云数据处理技术

由于井下环境的复杂性,借助三维激光扫描仪获取的采空区边界三维空间信息点云数据中不可避免包含一些噪声点.为此,提出曲率-弦长比复合判据实现了对点云数据中高频噪声点的过滤处理,并运用随机滤波法去除点云数据中的低频随机噪声点,通过分段低次插值法实现空区模型曲线光顺处理.结果表明:过滤及光顺处理不仅有效去除了采空区点云数据中的噪声点,同时避免了采空区三维模型构建中自相交情况的出现,达到了采空区三维模型精确构建的目的.     

点云数据多种滤波方式组合优化研究

LIDAR获取地物的三维点云数据已成当下的主要方式。针对不同尺度下三维点云数据的噪声滤波顺序问题,提出一种基于PCL不同尺度下最优顺序组合的点云滤波去噪方法,即在对获取的室外三维图书馆模型源数据和室内桌子实体模型源数据预处理的基础上,集成双边滤波、高斯滤波、几何滤波三种滤波方式的优势来实现两种不同类型数据的滤波处理。通过实验给出了两种不同数据类型下最优组合顺序滤波的参数。实验结果表明,本研究中的组合滤波方法具有较好的鲁棒性和保特征性,可为建筑三维点云数据的滤波提供一定的参考。     

一种改进的自适应阈值分块曲面滤波方法

针对传统的分块曲面滤波算法使用固定阈值进行滤波时造成的误分现象,提出了一种改进的自适应阈值分块曲面滤波算法.首先采用高斯滤波以及K-D树(K-dimensional树)滤波对异常点云进行剔除;然后利用网格法对点云进行逐级分块,并以曲面拟合的方式自动获取块域种子点,降低种子区域过大造成的滤波影响,从而建立了顾及块域面积及块域内最大高差两个因素的滤波阈值自适应模型.利用3组不同的数据对传统算法与改进算法进行滤波对比试验,结果表明改进方法不仅解决了人工选取种子点带来的问题,还能有效降低两类误差,充分验证了改进算法的可靠性.     

基于视点的三维点云自适应多细节层次模型动态绘制

在计算机几何图像设计、医疗研究诊断、物体判定识别、自动化测量等领域应用的迫切需求下,需要对三维点云动态绘制方法进行研究。目前存在的基于图形处理单元(GPU)的三维点云动态绘制方法。首先根据高度场的形式获得三维点云数据;然后利用高通滤波法对获得的三维点云进行消噪处理;再根据Scene Graph的方法表示三维点云之间的逻辑关系;最后利用GPU完成三维点云的动态绘制。为了降低噪声对三维点云绘制的影响,绘制更加流畅清晰的画面,提出一种基于视点的三维点云自适应多细节层次(LOD)模型动态绘制方法。首先利用激光扫描仪器或结构光扫描仪器等获取三维点云数据,并利用双边滤波器进行平滑去噪;然后根据特征配对的方法对三维点云进行特征对的提取与配准;最后以三维点云特征对配准结果为依据,利用三维点云的内外存调度完成三维点云的自适应LOD动态绘制。实验结果分析证明,所提方法能有效地去除噪声,可以更好地描述目标物体或背景,使绘制画面更加流畅。     

一种用于激光雷达识别车道标线算法

利用点云数据空间分布特征和回波强度信息,结合局部均值变点统计方法,提出了一种用于激光雷达数据帧的车道标线识别算法。该算法首先基于车载激光雷达采集的道路周围环境点云数据中高程信息进行滤波,确定可行驶区域。然后利用局部均值变点统计对可行驶区域点云数据中的回波强度值进行标记提取,即车道标线点云数据粗提取。最后基于EM(最大期望)方法聚类,从而完整、准确地识别车道标线。实验结果表明,该算法不仅能够准确定位可行驶区域,进而可以实现车道标线的自动提取;而且有效抑制了道路周围环境对车道标线识别的干扰,验证了算法的有效性。