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基于Delaunay三角化的三维散乱点云曲面重塑算法研究

作　者: 张珍铭
导　师: 孙克豪
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 飞行器设计
关键词: 逆向工程点云曲面重塑 Delaunay三角化区域增长影响域 CGAL 雷达罩电性能设计
分类号: TP391.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 723次
引　用: 5次
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内容摘要

逆向工程技术是随着数据采集技术和计算机技术的进步而迅速发展起来的一门新兴的产品设计技术。它改变了原有CAD(Computer Aided Design)系统从点、线、面或者特征到实体的几何造型方式,降低了设计过程对设计者的高度依赖,为产品快速开发和快速原型制造提供了新途径,具有相当广泛的应用前景。作为逆向工程重要分支的曲面重塑技术,通常是通过采集实体表面离散点集(点云)的坐标数据,利用一定的算法策略重塑出该点云所表达的几何实体的技术。而通过重塑所得到的曲面不仅要求是该离散点云的插值或者逼近结果,同时要求保证其在几何和拓扑上的正确性。本文对曲面重塑相关领域现有的各种理论方法做了研究。介绍了Delaunay三角化的原理和算法,开发了适用于海量数据的二维Delaunay三角化处理程序。应用欧盟开发的CGAL(Computaional Geometry Algorithms Library)几何算法库实现了高效稳定的三维Delaunay三角化。并在此结果基础上,提出了一种区域增长式的曲面重塑算法,它通过构造影响域提高了增量式区域增长抽取网格曲面过程中最优三角片的筛选效率,也确保了重塑曲面在几何和拓扑上的正确性。本文所提出的算法可以处理各种数据点云,包括三维散乱数据点云、规则CAD模型离散后所获得的数据点云和由有限元网格采集到的数据点云。最后将重塑曲面应用在某型飞机雷达罩电性能参数的计算机辅助可视化设计中,改进了原有方法通过雷达电磁波入射线同雷达罩表面曲面求交解方程获得入射角的繁琐设计方式,快速直观有效地表达了入射角参数在雷达罩表面的分布情况。

全文目录

第一章绪论  10-18
  1.1 引言  10-12
  1.2 离散点云的数据采集  12-14
  1.3 本文贡献  14-15
  1.4 本文结构  15-18
第二章曲面重塑理论和实现方法的研究  18-24
  2.1 引言  18
  2.2 等值线跟踪法  18-19
  2.3 基于雕刻的方法  19-21
  2.4 区域增长法  21-22
  2.5 本文方法  22-24
第三章 Delaunay 三角化及其在CGAL 几何平台下的实现  24-43
  3.1 引言  24
  3.2 Delaunay 三角化  24-34
  3.3 CGAL 平台及其三角化实现  34-39
  3.4 CGAL 平台下对Delaunay 三角化的实现结果  39-42
  3.5 小结  42-43
第四章三维散乱点云曲面网格的区域增长重塑算法  43-59
  4.1 引言  43
  4.2 基本概念  43-46
  4.3 数据结构与CGAL 参数选择  46-48
  4.4 区域增长重塑算法  48-57
  4.5 三维散乱点云的曲面网格重塑结果  57-58
  4.6 小结  58-59
第五章重塑曲面在飞机雷达罩设计中的应用  59-65
  5.1 引言  59
  5.2 雷达罩电性能设计与计算  59-62
  5.3 重塑曲面在雷达罩设计中的应用  62-63
  5.4 小结  63-65
第六章总结与展望  65-67
  6.1 全文总结  65-66
  6.2 工作展望  66-67
参考文献  67-71
致谢  71-72
在学期间的研究成果及发表的学术论文  72-73
附录  73

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