基于散乱点云的NURBS自由曲面重构技术的研究与实现.pdf

文档介绍：基于散乱点云的 NURBS 自由曲面重构
技术的研究与实现
中 文 摘 要
曲面重构是逆向工程中的核心技术环节之一，对该技术方向的研究对于提高和改
善逆向工程技术的整体水平有着重要的意义。由于基于 NURBS 自由曲面的重构目标
曲面具有较好的光顺性、可局部编辑能力、与 CAD/CAM 系统在产品模型表示方式
上相统一等优点逐渐成为曲面重构技术方向的研究热点。
本文在总结国内外相关研究成果的基础上，研究并实现了基于 NURBS 的散乱点
云自由曲面重构技术。论文主要研究内容与成果概括如下：
1. 设计了遵循“点线面”过程的 NURBS 曲面插值拟合算法，并对其中的关键
技术进行了研究。具体包括给出了型值点的过滤和简化算法、设计了通过修正弦长参
数化法确定节点矢量的方法、以数学方程求解的方式给出控制顶点反求的方法和给出
了基于二分插值的统一节点矢量算法。
2. 设计了一种适用于 NURBS 曲面精度评价的基于区域划分的搜索迭代算法。
该算法避免了计算发散和盲目搜索，同时也保证了很好的计算精度，较好地解决了计
算点到 NURBS 曲面最短距离的问题。
3. 为了解决多张自由曲面重构过程中的连续性拼接问题，推导了双三次 NURBS
曲面的G 0 、G1 和G 2 连续拼接的条件，并且设计了相对应的G 0 、G1 和G 2 连续拼接算
法，实现了双三次 NURBS 曲面间的光滑拼接。
上述 NURBS 曲面重构算法均已在原型系统上进行了实现，算例结果验证了本文
算法研究成果的正确性与可行性。

关键词： 逆向工程，曲面重构，NURBS，拟合精度，曲面拼接

作 者：张 坤
指导教师：姜晓峰
I
Research and Implement of NURBS Free-form Surface
Reconstruction Based on Scattered Point Cloud
Abstract
Surface reconstruction is one of the core technologies in reverse engineering, and
research in this technology field has great significance for improving and enhancing the
technology level of reverse engineering. Among these researches, the scheme of free-form
surface reconstruction based on NURBS has become a hotspot because of good
smoothness, editing capability and same representation of product models with CAD /
CAM system .
On the basis of summing up research results at home and abroad, this paper studies
and realizes the technology of free-form surface reconstruction from scattered point cloud
based on NURBS. The main research co