海量数据点高精度B样条曲线重建算法的实现-无线电物理学专业论文.docxVIP

PAGE PAGE VI 海量数据点高精度 B 样条曲线重建算法的实现 中文摘要 随着三维扫描技术的不断发展，利用激光扫描技术来获得反映物体内部结构和外部轮 廓特征的三维空间数据点的方法越来越普及，而通过这些数据点恢复出原始数据模型是目 前逆向工程中研究的关键问题。 本文首先介绍了逆向工程技术的应用和现状，以及曲线模型重建的背景及研究现状。 阐述了 B 样条曲线的基本理论，包括 B 样条曲线的定义、生成原理及分类，对 B 样条曲 线的性质进行了分析。 其次，以三维空间数据点为研究数据模型，建立了多层次的数据结构。给出了边界点 特征的新定义，同时提出了更加精细的边界点判断标准；设计了基于 K 个近邻点集的新八 分边界点快速提取算法，计算出当前待测点在三维空间内的前 30 个近邻点集，并实现二 维平面内的任意八分之一邻域内边界点的快速查找，实现了海量空间数据点边界的快速提 取；改进了四分法每判断一次对每一个数据的重复遍历，计算量大的缺点，克服了曲率大 的区域造成数据点丢失的问题，提高了边界点的提取精度和计算的速度；提出了边界点的 排序的算法，实现了边界点按照最近距离的有序排列。 然后，在有序边界点的基础上，提出了基于反求控制点的 B 样条曲线重建算法，解决 了节点参数设置，为了方便计算，对数据点的参数进行了规范化处理，求得参数值，并计 算出与原始数据点具有相同位置的控制点，对特殊控制点进行分析，并实现了曲线的封闭 处理、采用追赶法求解控制点等问题。 最后，在 VC++2008 编译环境下，编程实现了 bunny 数据模型边界的三次均匀 B 样条 的曲线重建，给出了算法的运行结果，并对原始边界点与重建后 B 样条曲线精度进行了分 析，达到了预期的逼近效果。通过与 MATLAB 三次样条插值拟合实验结果对比，算法重 建效果更好，精度更高。本算法克服了拟合效果中由于曲率过大、数据点过于稀疏等出现 的尖角、变形、曲线不光滑等问题，证明本文设计的算法可行且重建精度较高，对曲线、 曲面的重建具有一定的参考价值。 关键词：海量数据点，模型重建，边界提取，B 样条曲线 The realization of a high precision reconstruction algorithms of B-spline curve based on cloud data Abstract With the development of 3D scanning technology, 3D space data is extracted by the laser scanning technology,which the structure and feature of the object is shown, and the original model is restored by these data points, it is the key problem in present study. Firstly, the application and situation of inverse engineering and reconstruction of curve are introduced. The basic theory of B-spline curve is expounded which include definition, generating principle and classification, and nature of B-spline curve is analyzed in the paper. Secondly, data model is researched based on 3D space data points, and Multi-level data structure is established, and a more accurate boundary point judgment rule is put forward .A new fast extraction algorithm of eight part is presented based on k-nearest neighbors, find out the nearest 30 points from the current point, and the algorithm of boundary points quick searching is designed in any two continuous area of 2D plane, and the algorithms of quick search