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基于复杂曲面产品照片建模技术的研究

作　者: 乔杰
导　师: 郭建
学　校: 重庆大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 逆向工程 数码照片 数码相机标定 雕像模型重建
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


逆向工程技术是进行产品设计、开发和创新的重要方法之一。基于数码照片的三维建模技术(image-based modeling)是近些年快速发展起来的基于计算机图形学的重要研究方向,也是计算机视觉的重要研究领域。基于数码照片的三维建模技术是指通过不同视角的二维数码照片来重建物体的三维模型。本文围绕着反求工程中基于二维数码照片来重建物体三维模型这一技术展开了研究,并结合应用Imagemodeler软件、Zbrush软件、3DMax软件、Pro/E软件完成了雕像的三维建模工作。本论文结构可分为逆向工程的介绍和应用领域、数码相机的参数标定、特征点的立体匹配、三维网格模型的重建、模型细节雕刻和实体化等5个大部分。在数码相机标定部分构建了线性数码相机数学模型和非线性数码相机两种数学模型,数码相机的标定实际是为了确定数码相机的拍摄位置、内外部参数和构建成像模型。通过对两种数码相机数学模型的分析,建立了稳定性和精度较高的目标定位模型,此模型充分考虑了畸变对数码相机标定产生的误差,最后利用Imagemodeler软件和Tsai两步法标定出的非线性相机模型的内部参数和外部参数。在特征点的立体匹配中重点研究了立体匹配基本算法和基础的匹配约束;在特征点的三维重建方面,分析了常用的三维点重建的算法,并根据三维点重建算法实现了雕像特征点的三维重建,并对标定得到的三维特征点点云进行数据处理,最后利用Imagemodeler软件重建了雕像的真实三维网格模型。在对雕像模型的细节进行雕刻和再设计的时候,通过对各雕刻软件的优越性的对比确定了运用Zbrush软件来进行雕像的细节修改和再设计,综合运用了Zbrush软件中的拓扑X对称、Move、Starderd、Inflat、Layer、Smooth等相关笔刷完成了雕像细节的雕刻工作;最后在Pro/E中完成了雕像的实体化模型,并为后期的制造提供了可靠的数字化模型。本论文通过实验和实例对上述的建模工艺流程和各算法进行了有效的验证,并实际完成了重庆大学校内雕像模型的三维重建;最后对后续的工作提出了建议和展望。

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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