文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
基于移动最小二乘曲面多视数据对齐方法研究
姓名:谭志辉
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:王启富;黄运保
2011-01-15
华中科技大学硕士学位论文

摘要
多视数据对齐是逆向工程中的基本数据处理任务,同时也是实现基于多传感器闭
环测量系统的关键技术。现有的多视数据对齐方法往往受被测零件的复杂表面外形以
及测量噪声的影响,难以取得很好的对齐精度。因此,研究多视数据对齐方法具有一
定的工程应用价值。本文从以下三个方面内容对多视数据对齐方法进行系统地分析和
研究:
1. 通过对测量数据进行曲面拟合能有效提高多视数据对齐的精度,但曲面拟合时
需对测量数据进行分割和曲面模型选择,而测量数据自动分割和曲面模型选择仍有待
进一步研究。针对此问题,提出测量数据移动最小二乘(Moving Least-Squares, MLS)
曲面的表示方法。该方法无需对测量数据进行分割和曲面模型选择,即可实现满足任
意拓扑外形的光滑、连续、具有确定误差限的曲面拟合。
2. 点到 MLS 曲面的正交投影点是测量数据 MLS 曲面 ICP ( Iterative
Corresponding-Point)对齐的关键。为高效计算点到 MLS 曲面正交投影点,提出具有
二阶收敛性的点到 MLS 曲面正交投影方法。该方法利用密切圆(Osculating Circle)
逼近 MLS 曲面局部的法截线,实现正交投影点的加速收敛,从而提高对齐算法中对
应点对的计算效率。
3. 以上述的研究工作为基础,提出和编程实现基于 MLS 曲面的多视数据对齐方
法,并与传统方法进行分析对比。实验结果表明,本文对齐方法能获得较好的对齐结
果。
关键词逆向工程多视数据对齐移动最小二乘(MLS)曲面正交投影 ICP 对齐密
切圆
I
华中科技大学硕士学位论文

Abstract
Multi-view point-data registration is not only the fundamental data process in reverse
engineering, but also the key technology of multi-sensor based closed-loop measurement
system. It is difficult to achieve better result with the existing methods for multi-view
point-data registration as they are affected by the measurement noise and plicated
shape of the object measured. Therefore, it is valued for the research on multi-view
point-data registration to some extent. The method of registration for multi-view point-data
is studied systematically in this thesis, and the main researches include:
1. The reconstruction of surface from the input point-data can improve the accuracy
of the registration result, however, the segmentation and model selection are indispensible
for the surface reconstruction, and both of them are still under study. Aiming at this
problem, a bining with Moving Least-Squares (MLS) surface is proposed. As a
smooth manifold approximation from the point-data, the MLS surface needs no
segmentation or model selection.
2. putation for orthogonal projection from point to MLS surface is the ke