曲面重建算法研究与实现

论文摘要

近些年,随着三维数据获取技术的迅速发展,曲面重建及三维网格处理一直是计算机图形学领域的研究热点。本文对曲面重建及三维网格处理中存在的一些问题展开研究,主要内容包括多边形化隐式曲面的网格优化、隐式曲面的网格化、重新网格化、以及三维散乱点云的网格化。全文共分五章。第一章对三维数据处理技术做了一个综述,着重阐述了曲面建模的研究现状及其在工业、医学等方面的应用。第二章描述了两种多边形化隐式曲面的优化方法,分别是具有尖锐特征的多边形化隐式曲而的动态优化方法和基于二次误差度量的多边形化隐式曲面优化方法。给定一个初始粗糙的三角网格,对于动态优化方法,是通过调整网格顶点的位置、规则性和法向,使该三角网格逐步逼向隐式曲面；对于基于度量的方法,是通过对网格顶点进行重采样,顶点位置更新和曲率自适应网格细分,使该三角网格逐步逼向隐式曲面。提出了自适应曲率的隐式曲面多边形化方法,生成的三角形趋于等边,而且三角形大小自适应于隐式曲面的局部曲率,产生的网格质量较高,不需要做进一步的优化处理；并将该隐式曲而多边形化方法应用于具有复杂拓扑结构的血管三维几何建模。第三章探讨了三角网格模型重新网格化的方法。在平面参数化的基础上,本文首先把三角网格的一些内在属性转化成一张张几何图像,然后采用图像处理技术对这些几何图像进行混合和重采样,再经过剖分和优化等处理,使可得到一张新的网格。第四章探讨了三维散乱点云网格化处理的方法。由于三维扫描设备获取的点云数量巨大,一般方法很难对其进行处理。从工程实用角度出发,本文对其进行了快速、精确的网格化处理。首先生成一系列的包围球覆盖整个点云曲而,然后利用这些包围球内的辅助点生成三角网格。第五章总结了本文所做的工作,同时展望了下一步工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 论文选题的背景和意义
• 1.2 曲面重建方法综述
• 1.3 本文的贡献和创新点
• 1.4 本文的组织
• 第2章 隐式曲面重建
• 2.1 具有尖锐特征的多边形化隐式曲面的动态优化
• 2.2 基于二次误差度量的多边形化隐式曲面的优化
• 2.3 曲率自适应隐式曲面重建
• 第3章 重新网格化
• 3.1 概述
• 3.2 引言
• 3.3 几何图像分析
• 3.4 重采样
• 3.5 重新网格化
• 3.6 实验结果
• 3.7 结论
• 第4章 散乱点云曲面重建
• 4.1 概述
• 4.2 引言
• 4.3 预处理
• 4.4 自适应包围球生成和网格化
• 4.5 非流型网格清理和孔洞修补
• 4.6 实验结果
• 4.7 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 未来工作的展望
• 参考文献
• 在读期间发表的学术论文
• 在读期间参与的科研项目
• 致谢