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基于局部降维的带约束三维Delaunay三角网构建算法研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容及意义

1.4 论文组织结构

第二章 三维表面重建相关算法

2.1 三维点云数据的获取方法

2.1.1 三维点云数据的获取方法

2.1.2 近景摄影测量获取三维点云数据

2.2 Delaunay三角网

2.3 经典三维表面重建方法

2.3.1 Power Crust算法

2.3.2 Marching Cubes算法

2.3.3 BPA算法

2.4 本章小结

第三章 极线约束下的直线检测与匹配算法

3.1 算法流程

3.2 特征点检测与匹配

3.2.1 FAST检测算子

3.2.2 BRIEF描述子

3.3 基础矩阵求取

3.4 直线检测

3.4.1 Hough变换直线检测算法

3.4.2 LSD直线检测算法

3.5 直线段匹配算法

3.6 实验

3.7 本章小结

第四章 基于局部降维的三角网构建算法

4.1 算法流程

4.2 点云滤波

4.3 基于局部降维的三角剖分算法

4.3.1 基于统计的拓扑近邻点搜索算法

4.3.2 切平面估计

4.3.3 法向量一致化

4.3.1 坐标系转化

4.3.2 可见顶点精简

4.3.3 三角剖分和优化

4.4 实验

4.5 本章小结

第五章 基于局部降维的带约束三角网构建算法

5.1 算法流程

5.2 平面带约束三角剖分算法研究

5.3 基于Kd树的直线的影响区域搜索算法

5.3.1 点到线段的距离

5.3.2 基于Kd树的线段的近邻点搜索

5.4 带约束的三角剖分分治算法

5.5 实验

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

作者简介

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摘要

针对二维Delaunay构建算法难以实现由散乱点自动构建真三维表面的问题,本文致力于研究一种基于局部降维的带约束三维Delaunay三角网构建算法。主要贡献如下:
  (1)研究实现了一种极线约束下的特征线段提取匹配算法。该算法将线段两端点的特征向量作为直线的描述符,利用了特征点提取和匹配计算出基础矩阵,增加了极线约束,降低了直线误匹配率,为带约束的局部降维三角网构建提供直线形式的约束数据源。
  (2)研究实现了一种局部降维的三维三角网构建算法。该算法首先进行点云滤波,然后通过拓扑近邻点搜索、切平面估计、三角网连接得到被测物体的表面三角网。提出了一种利用数学统计方法去除离群点的拓扑近邻点求取算法,通过统计每个点的邻近点的距离的分布,去除离群点,最终得到拓扑近邻点,保证了三角剖分时连接真实的近邻点。实验表明得到的三角网形态良好,减少了狭长三角形的出现。
  (3)提出了一种基于局部降维的带约束Delaunay三角面片构建算法。使用了一种基于Kd树的线段k近邻点搜索算法,提高了约束线段影响区域的搜索效率。基于局部降维的思想,用分治法完成影响区域的约束Delaunay三角剖分,实验表明本算法提高了表面三角网的准确度。

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