文档介绍：1
散乱点云采样技术研究
机械工程学院硕士研究生毕业答辩
学科: 机械电子工程
日期: 2011 年 5 月
报告主要内容
研究方案
研究工作
结论和展望
课题背景
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一、课题背景
国家863项目“大型复杂曲面产品的反求和三维快速检测系统研究”支持。
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在汽车、飞机、大型机械等复杂曲面的逆向设计或质量检测中,三维光学面扫描设备获取的原始点云数据量大(几百万上千万)。
逆向工程:海量数据严重影响曲面重建效率。
在线检测:工业现场对时效性要求较高,而海量点云数据需要较长的处理时间,不能满足在线检测需求。
因此,在满足精度前提下需要对数据进行快速有效采样。
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基于网格采样

■对点云建立拓扑网格,合并形状变化小的区域网格。
基于点的采样
■依据点的空间位置,计算出点的离散几何信息,根据这些信息对点云进行优化处理。
一、课题背景
基于点的采样(简单、高效)
一、课题背景

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■全局聚类采样。
不足:初始聚类划分对精度影响较大。
■ MLS移动最小二乘采样。
不足:涉及非线性最优解计算,效率较低。
■基于相似性的点模型简化。
不足:计算过程复杂。
■基于K邻域密度的点云简化。
不足:丢失特征。
系统研究
一、课题背景

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点云预处理研究
XJTUDP三维摄影测量
XJTUOM三维面扫描系统
点云对齐
数据融合
剔除误差
点云采样
特征提取
研究内容
基于以上的需求分析和研究现状,本文针对点云采样进行了大量研究和实验。主要内容如下:
■点云采样方案分析。
■实现层次聚类法点云采样。
■改进了移动最小二乘点云采样,
提高了效率和精度。
■提出了基于均值漂移的点云采样,
对各种点云,具有较好精简效果。
■结合项目,对以上采样算法进行实验分析。
点云采样软件
二、研究方案
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■技术支持
三维光学面扫描设备
■实验支持
天津汽车模具厂,东风汽轮机厂等进行现场试验。
点云预处理软件
二、研究方案
可行性分析
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关键技术
■曲面变分计算
■邻域构建
■ MLS投射算子
■栅格简化
二、研究方案
关键技术及新见解
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新见解
二、研究方案
关键技术及新见解
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■改进了MLS点云简化算法
使用邻域搜索,提高了算法效率。
求解MLS面时,初始值优化提高了精度。
■对点云进行均值漂移处理
均值漂移处理得到局部模式点取代类。
■提出了特征保持的点云简化算法
快速地精简各类点云,并很好保留特征。