激光扫描点云数据预处理技术研究

激光扫描系统得到的点云数据，密度大，包含有大量的冗余数据。针对这种数据的特点，对切片上的点云数据，提出了给定误差下的最小二乘非均匀B样条拟合法压缩点云数据的方法；对切片数目的精简，提出了累加弦长，并等分弦长，然后反算等分点在总弦长的位置来精简切片数目的方法。通过实例验证表明，该方法对点云数据处理的灵活性和适应性都较好，能够满足曲线和曲面重构的要求。     

反求工程中散乱点云数据的自动分割与曲面重构

提出了一种在反求工程中对散乱点云数据进行自动分割与曲面模型重构的方法．建立了散乱点云数据之间的拓扑信息，对点云数据进行三角剖分重构网格曲面模型．基于网格曲面求解点云数据的曲率极值，提取边界点云，进一步拟合成边界曲线．利用边界曲线将整个点云自动分割，每一片点云采用二次曲面或自由曲面进行拟合，对于二次曲面可以根据参数自动确定曲面类型，最终得到完整的CAD模型．用一个鞋跟模型的实例证明了该方法的有效性．     

散乱数据点B样条曲面重构算法的设计与实现

曲面重构是逆向工程的核心环节,由于B样条曲面的局部性,使其成为了曲面重构的首选。详细阐述了B样条曲面构建的理论基础,包括其数学模型和性质。在散乱数据点模型网格划分优化的基础上,提出了基于反求控制点的B样条准均匀双三次曲面重构算法。设计了基于反求控制点曲面重构算法的实现过程,解决了型值点的选取,节点参数化的问题。由于均匀B样条曲面的特点,其曲面网格的四端点不与控制点网格端点重合,为使拟合曲面接近原始曲面,采用了准均匀B样条基进行曲面生成。在VS2008环境下,用C++语言进行程序编写调试,最后给出了算法的运行结果。算法的实现说明了算法的的可行性和可靠性,算法具有速率快、精度高等优点。     

基于点云数据复杂曲面产品的快速开发

重点以三维反求工程为基础，详细地研究了复杂曲面产品的快速开发方法，提出了基于点云数据的STL（STereoLithography)快速重构，有限元网格划分，结合快速成型及计算机辅助工程（CAE）等技术，大大加速了对具有复杂曲面的产品，如汽车覆盖，塑胶产品模具，个性化人体骨等的设计与制造速度，也避免了繁杂的曲线曲面重构。通过实例，验证了所提出的方法不仅简便易行，而且也能满足模具设计制造的精度要求。     

逆向工程中NURBS曲面重构技术

针对激光扫描系统采集的机械零件点云数据的特点,在原始点云数据预处理上,采用删除非曲面上的点云数据、拼接、排序和点云数据切片等方法,对数据进行平滑和分块,利用非均匀B样条法对切片点云数据进行光滑和数据插补,给出了NURBS曲面的重构方法,重构过程简单、适用,该方法是一种有效实用的方法.     

基于Cimatron的复杂曲面"点云"数据重构技术

复杂曲面的“点云”数据重构出曲面原形是其反向工程的关链技术．本文基于Cimatron软件的反向工程模块,提出了把“点云”数据重构出高精度的NURBS(非均匀有理B样条)曲面的流程和方法,并以一个实例对其进行说明,最后重构出其曲面．     

计算机辅助NURBS曲面建模技术的研究与实现

对NURBS曲面建模技术进行了研究.通过分析NURBS曲线的几何基础知识,编写算法,完成从NURBS曲线型值点到控制顶点的反求;根据反求出的控制顶点,分别在Windows XP与Windows CE系统中运用编程语言VC 6.0与Visual statio 2005,结合图形接口函数库OpenGL和OpenGL ES,建立NURBS曲面模型,给出建模方法,为其他空间复杂模型建模提供参考.     

基于点云数据的汽车密封条的曲面重构

逆向工程是现代制造技术的重要发展方向之一，结合汽车密封条逆向开发的特点，在汽车密封条的逆向开发中，重点探讨了基于点云数据来重构汽车密封条曲面的方法，提高了产品的精度和开发效率。     

光栅投影式测量点云数据的曲面重构技术

提出了一种通过光栅投影式测量方法所得结果来获取新的按明暗变化规律分布的三维点群方法．它包括对被测物体进行三维几何模型重构、对被测物体的普通图像进行抖动处理以及将抖动所得图像中的白色像素点向重构的曲面进行投射三个主要步骤．分析了该方法面临的关键问题——线状分布原始三维测量点的曲面重构,提出了一种基于线状分布原始三维测量点的三角片几何模型重构算法,算法简单,可以确保生成性状良好的三角片对曲面进行拟合,并且能够避免出现曲面裂口,从而使曲面连续、光顺．     

NURBS曲面特性分析及重构的方法

产品造型中曲面的应用越来越广泛，但曲面的特性分析和修改还相当复杂和烦琐。提出了NURBS曲面的特性分析和重构方法，通过在Rhinoceros中表示曲面模型并提取其型值点和表面网格，再编写Autolisp程序在AutoCAD中提取其特性参数，不需要进行复杂的曲面特性计算即可生成曲面特性数据文件。同时，采用Autolisp程序还可生成基于修改后的数据进行曲面重构的脚本文件，直接在Rhinoceros中运行即可完成曲面的重构。实例表明该方法简单实用，效果良好。     

汽车逆向设计中用NURBS曲面拟合点云数据

针对汽车的逆向设计,利用非接触测量方法中的CDD相机拍照法得到一组点云数据·将Tritop,Atos和CATIA三种软件联合应用,对点云数据进行了筛选、划分,用曲线拟合的方法做出了点云的特征线网格,并在此网格的基础上,利用NURBS曲面拟合技术,得出了点云的曲面造型·通过将拟合得到的曲面造型和原始点云数据的对比,对拟合曲面进行了误差分析·结果显示,只是在凹槽的边缘部位误差稍有增大,但也在很小的范围内变化,符合实际设计时的要求·由此证明,此种多软件联合应用的方法在处理曲面造型的逆向设计方面是可行的·     

散乱数据点的NURBS曲面重建算法

给出了一个新的散乱数据的NURBS曲面重建算法．算法充分利用邻近点集反映出的局部拓扑和几何信息，基于二维Delaunay三角剖分技术快速地实现每个数据点的局部拓扑重建．然后通过自动矫正局部数据点的非法连接关系，把局部三角网拼接成一张标准NURBS网格．结果表明，本算法非常高效、稳定，可以快速地直接重构出任意拓扑结构的NURBS三角形网格。     

从有边界点云数据生成偏移细分曲面

提出一种根据给定精度从有边界点云数据生成偏移细分曲面新方法.它是基于有边界的Loop细分,运用细分的局部特性,通过循环修正、优化、自适应细分域曲面的控制网格,使域曲面不断逼近点云数据,通过对域曲面的标量偏移来表示待构曲面的细节特征.利用细分曲面的任意拓扑适应性、整体连续性,重构出具有细节特征的无需裁剪和拼接的待构物体偏移细分曲面.实例表明,该算法不仅具有稳定性,同时构造出的细分曲面还具有较高的重构精度,较好地满足工程实际需要.     

NURBS曲面造型与数控加工

以NURBS为数学模型,对曲面造型及加工系统进行了研究.在对各种算法分析、研究和改进的基础上,完成了一个集CAD/CAM于一体具有多种功能的曲面造型及加工系统,合理地将NURBS的主要核心配套技术和各种算法运用于NURBS造型系统中,通过交互方式成功实现了对多种曲线曲面(直线、圆弧、二次曲线、自由曲线、平面、二次曲面、旋转面、直纹面、雕塑曲面、截线面曲面、自由曲面、复杂组合曲面等)的造型生成.     

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.     

基于蒙皮法的NURBS自由曲面设计

给出了用Ｎｕｒｂｓ截面曲线构造自由曲面的蒙皮法，重点研究了用一条脊线和一线截面线来构造工程上常用自由曲面的Ｎｕｒｂｓ曲面蒙皮法，该方法适合于平面脊线同时有多条截面线的自由曲面生成。     

NURBS图形激光雕刻算法及其嵌入式实现

为了实现非均匀有理B样条(NURBS)图形的激光雕刻,推导了显式有理多项式的NURBS表达式,并在此基础上研究了NURBS图形激光雕刻算法,然后在基于DSP/BIOS的实时嵌入式平台上实现了NURBS图形激光雕刻控制系统.实验结果表明,高性能嵌入式平台能够满足算法的空间和时间需求,实现复杂NURBS图形激光雕刻.     

双三次NURBS曲面生成与分解

推导出了一套便于微机实现的双三次ＮＵＲＢＳ（非均匀有理Ｂ样条）曲面的生成算法，在此基础上，提出了由一张ＮＵＲＢＳ曲面分解成多张ＮＵＲＢＳ子曲面的方法，并使得对整张曲面的造型修改可通过对各子曲面的造型修改来实现．解决了因内存资源有限而难以在微机上进行大曲面或复杂曲面（多控制顶点）的动态造型设计这一难题．     

基于特征的NURBS滑行艇体曲面构造

 基于非均匀有理B 样条（NURBS）曲线组合算法,将自由曲线与解析曲线进行组合,构造了刚性充气式滑行艇的横剖面曲线,对复杂横剖面特征对应节点进行了特征提取及优化,采用改进蒙皮法生成光顺曲面,准确地构造了这种具有折角线和舷侧气囊的滑行艇型,为构造曲面复杂的船型提供了一种良好的解决方案和思路。通过对充气式刚性滑行艇曲面特征进行准确构造,可为船体曲面面元的自动划分、船舶CAD/CAM 表面板格划分、静力学计算和CFD 结构化计算网格生成等提供技术支撑。     

NURBS插值曲面构造方法

探讨了NURBS插值曲面的构造方法,导出了两种插值曲面算法;第一种算法是将传统的B-Spline插值方法推广到四维空间而得到的算法;第二种算法是通过重新处理节点向量值得到的一种不使用边界条件、稳定性好、计算量小、对任意阶曲面都有效的方法.两种算法均能满足曲面性态要求,还给出了两种算法的运算结果,并对两种插值算法进行了比较.