基于離散檢測(cè)點(diǎn)云三維重構(gòu)的自由曲面加工精度研究

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1、工程碩士學(xué)位論文基于離散檢測(cè)點(diǎn)云三維重構(gòu)的自由曲面加工精度研究作者姓名康麗萍工程領(lǐng)域機(jī)械工程校內(nèi)指導(dǎo)教師謝晉教授校外指導(dǎo)教師彭彤山高級(jí)工程師所在學(xué)院機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院論文提交日期2018年4月ResearchonProcessingAccuracyofFreeformSurfacesbasedonDiscreteDetectionPointCloudThree-DimensionalReconstructionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：KangLipingSu

2、pervisor：Prof.XieJinSeniorEngineerPengTongshanSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou，China分類(lèi)號(hào)：TP391.72學(xué)校代號(hào)：10561學(xué)號(hào)：201420206526華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文基于離散檢測(cè)點(diǎn)云三維重構(gòu)的自由曲面加工精度研究作者姓名：康麗萍指導(dǎo)教師姓名、職稱(chēng)：謝晉教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：工程碩士工程領(lǐng)域名稱(chēng)：機(jī)械工程論文形式：產(chǎn)品研發(fā)工程設(shè)計(jì)√應(yīng)用研究工程/項(xiàng)目管理調(diào)研報(bào)告研究方向：自由曲面三維重構(gòu)論文提交日期：2018年4月10日論文答

3、辯日期：2018年5月27日學(xué)位授予單位：華南理工大學(xué)學(xué)位授予日期：年月日答辯委員會(huì)成員：主席：陳進(jìn)鋒委員：謝晉、馬小明、陸龍生、馮毅華南理工大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名＂：曰期：之年Ｖ月卜曰學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全

4、了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，艮ｐ：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬華南理工大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保存并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許學(xué)位論文被查閱（除在保密期內(nèi)的保密論文外）；學(xué)?？梢裕崳姽紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。本學(xué)位論文屬于：□保密，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。４保密，同意在校園網(wǎng)上發(fā)布，供校內(nèi)師生和與學(xué)校有共享協(xié)議的單位瀏覽；同意將本人學(xué)位論文提交中國(guó)學(xué)術(shù)期刊

5、（光盤(pán)版）電子雜志社全文出版和編入ＣＮＫＩ《中國(guó)知識(shí)視頻資源總庫(kù)》，傳播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。請(qǐng)?jiān)凇啊币陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打Ｖ（）作者簽名＾４日期：Ｈ?。崳娭笇?dǎo)教師簽名：日期：。＾，丨、作者聯(lián)系：電話(huà)電郵：子箱聯(lián)系地址含郵編：（）摘要在科技高速發(fā)展的今天，三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)視覺(jué)、科學(xué)計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)等高新領(lǐng)域，并且在各領(lǐng)域發(fā)揮的作用越來(lái)越重要。基于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的模型重建是三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理技術(shù)中非常重要的環(huán)節(jié)，是一系列操作及應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。針對(duì)大量的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，研究出一種更為優(yōu)良的取點(diǎn)

6、檢測(cè)算法，以此來(lái)精確實(shí)現(xiàn)自由曲面模型的三維重構(gòu)，對(duì)于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的應(yīng)用具有十分重要的理論研究意義和工程應(yīng)用價(jià)值。因此，本文將從基于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的模型重建、自由曲面檢測(cè)的取點(diǎn)方式及重構(gòu)精度等方面展開(kāi)深入研究，主要的研究?jī)?nèi)容如下：首先，本文探討了三維數(shù)據(jù)獲取方式及三維曲面重構(gòu)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，介紹了三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)理論。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步介紹了等距方法的相關(guān)知識(shí)，并建立了等距取點(diǎn)檢測(cè)法、三角形取點(diǎn)檢測(cè)法及基于曲率的取點(diǎn)檢測(cè)法三種算法的數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)基于這三種算法進(jìn)行曲面取點(diǎn)及三維重構(gòu)提供了理論基礎(chǔ)。其次，設(shè)計(jì)了自由曲面模型，加工

7、了實(shí)際工件曲面并進(jìn)行了點(diǎn)云數(shù)據(jù)檢測(cè)；根據(jù)提取的檢測(cè)數(shù)據(jù)，以Matlab為工具，分別基于Delaunay算法擬合方法、多項(xiàng)式擬合方法和局部加權(quán)回歸方法對(duì)自由曲面進(jìn)行擬合重構(gòu)，并繪制相應(yīng)的殘差圖，確定了以DT算法擬合自由曲面為后期展開(kāi)取點(diǎn)工作的三維曲面。再次，根據(jù)本文提出的三種取點(diǎn)算法的數(shù)學(xué)模型和取點(diǎn)原理，設(shè)計(jì)了多種不同的取點(diǎn)方案，在已確定的檢測(cè)曲面上取點(diǎn)并重建了對(duì)應(yīng)方案下的自由曲面三維形貌，根據(jù)ICP算法分別完成了各種取點(diǎn)方案下的三維曲面與設(shè)計(jì)曲面的配準(zhǔn)。根據(jù)配準(zhǔn)信息，給出了所有方案對(duì)應(yīng)的三維曲面與設(shè)計(jì)曲面之間的偏差精度，此外，還分析了不

8、同長(zhǎng)寬比對(duì)等距取點(diǎn)檢測(cè)、不同內(nèi)角角度對(duì)三角形取點(diǎn)檢測(cè)的影響。綜合以上內(nèi)容，在取點(diǎn)數(shù)目相同的情況下，可以得出以下結(jié)論：（1）采用等距取點(diǎn)檢測(cè)算法時(shí)，正方形長(zhǎng)寬比等距取點(diǎn)算法優(yōu)于其他長(zhǎng)寬比等距取點(diǎn)算法；（2）采