学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于k-邻域和快速傅立叶的逆向工程研究

作　者: 王正明
导　师: 何雪明
学　校: 江南大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 逆向工程 k邻域算法快速傅立叶变换算法空间向前搜索算法
分类号: TP391.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 72次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

逆向工程技术是随着计算机技术的发展和成熟,以及数据测量技术的进步而迅速发展起来的一种多学科的综合性技术。该技术已经广泛的应用于计算机辅助设计、虚拟制造、生物医学、电影特效、非破坏性测试以及教育等众多领域。在逆向工程技术中,模型的数字化和曲面重构是其关键环节。曲面重构算法是逆向工程中的一个关键内容,本文着重研究了快速傅立叶变换的曲面重构算法。通过大量零件表面数据的测量,比较自由曲面测量的各种手段,并采用TDV800型激光扫描仪测得典型零件的散乱点云作为研究对象,研究包括数据拼合、滤波、精简及坐标变换等预处理操作;计算了散乱点云的轴对齐立方体包围盒,并将包围盒进行八叉树细分,将八叉树单元进行快速傅立叶变换细分,然后计算各栅格点的特征函数值,方法就是先计算实体的特征函数的傅立叶系数,如果是非均匀采样的话,先用k邻域法求出其采样密度再计算傅立叶系数。由于实体边界处点的位置和法向已知,最后用快速傅立叶变换的逆运算来计算特征函数的值;由于栅格点的特征函数值已知,选择合适的等值面的值,在栅格点之间进行插值计算,最后用空间向前搜索等值面法重构出最后的曲面。最后,本文针对本文各项研究给出了算法实现平台,运用VC++编程开发工具结合OpenGL开放式图形库设计可视化应用软件,建立了实现曲面重构的软件系统。通过B超探测头“点云”演示了软件的可操作性及本文中提出的k-邻域算法以及快速傅立叶变换理论。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-18
  1.1 逆向工程技术  8-10
    1.1.1 逆向工程的定义  8
    1.1.2 逆向工程的分类  8-9
    1.1.3 逆向工程的应用  9
    1.1.4 逆向工程技术的组成模块  9-10
  1.2 曲面重构  10-15
    1.2.1 曲面重构的含义与应用  10-11
    1.2.2 曲面重构的分类  11-12
    1.2.3 国内外曲面重构的研究现状及分析  12-15
  1.3 本文选题意义及主要内容  15-18
    1.3.1 课题来源与研究意义  15-16
    1.3.2 选题依据  16
    1.3.3 论文的主要研究内容  16-18
第二章点云数据获取及预处理研究  18-27
  2.1 引言  18
  2.2 点云数据获取方法与分类  18-22
    2.2.1 接触式测量  19
    2.2.2 非接触式测量  19-21
    2.2.3 测量数据分类  21-22
  2.3 点云预处理  22-26
    2.3.1 测量数据精简  22-23
    2.3.2 测量数据滤波  23-25
    2.3.3 测量数据的格式转换  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章快速傅立叶变换以及特征函数的计算  27-37
  3.1 傅立叶（FOURIER）变换  27-29
    3.1.1 周期函数的傅立叶级数  27
    3.1.2 傅立叶级数的复数形式  27-28
    3.1.3 傅立叶变换  28
    3.1.4 傅立叶变换的常用形式  28-29
  3.2 离散傅立叶变换  29-32
    3.2.1 傅立叶变换的离散化  29-30
    3.2.2 离散傅立叶变换的定义  30-31
    3.2.3 离散傅立叶变换的常用形式  31-32
  3.3 DFT 快速计算（FFT）  32-33
    3.3.1 DFT 的计算问题  32
    3.3.2 DFT 快速算法--FFT 的基本思路  32-33
  3.4 多维傅立叶变换及其快速计算  33-35
    3.4.1 n 维傅立叶变换  33-34
    3.4.2 三维离散傅立叶变换及其快速算法  34-35
  3.5 特征函数的计算  35-36
  3.6 本章小结  36-37
第四章点云包围盒的八叉树自适应细分  37-51
  4.1 常用的包围盒类型  37-38
    4.1.1 轴对齐包围盒  37
    4.1.2 包围球  37
    4.1.3 方向包围盒  37-38
    4.1.4 k-Dop 包围盒  38
  4.2 HAUSDORFF 距离  38-39
  4.3 点云的八叉树自适应细分  39-40
    4.3.1 八叉树细分原理  39
    4.3.2 八叉树自适应细分的算法  39-40
  4.4 OPENGL 和测量数据的变换  40-50
    4.4.1 OpenGL 概述  40-41
    4.4.2 OpenGL 的特点及其使用方法  41-45
    4.4.3 测量数据的模型变换与几何坐标变换  45-48
    4.4.4 包围盒的颜色的渲染与透明  48-50
  4.5 本章小结  50-51
第五章快速傅立叶变换重构与等值面提取  51-62
  5.1 快速傅立叶变换重构与K-邻域法  51-52
  5.2 等值面提取算法  52-55
    5.2.1 空间向前搜索算法  52-53
    5.2.2 二义性面  53-55
  5.3 程序模块设计  55-61
    5.3.1 软件的整体结构  55-56
    5.3.2 点云的包围盒计算以及透明的实现  56-57
    5.3.3 包围盒的八叉树细分  57-58
    5.3.4 FFT 细分  58-59
    5.3.5 计算特征函数值  59
    5.3.6 插值计算  59-60
    5.3.7 误差分析  60-61
  5.4 本章小结  61-62
第六章全文总结与展望  62-63
  6.1 本文工作总结  62
  6.2 展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文  67

基于k-邻域和快速傅立叶的逆向工程研究

内容摘要

全文目录

相似论文