机器人原位铣削离散点云快速精简方法研究及应用

为了满足飞机装配机器人原位铣削对数字化高精度快速测量需求,开展了适应三维点云的双边滤波处理和快速精简算法研究,开发了点云快速处理与分析应用软件,实现了空间点云数据的降噪和精简处理,降低滤波对边界特征的损伤,有效保留了复杂构件圆角、筋条、空间曲线边界等关键特征。以典型样件为测试对象,通过与三坐标测量结果对比,验证了本文研究的有效性,软件接口开放性高,实现了与自动化设备的高度集成应用,避免了大量人机交互操作,缩短了数据处理时间,满足了机器人原位铣削的时效性需求。

任意平面域上离散点集的三角化方法

本文提出了一种快速、有效的三角化算法，实现了任意平面域上散乱数据的三角化，生成的网络符合Ｄｅｌａｕｎａｙ准则，网格的优化是在网格生成过程中完成的，算法复杂度与点数呈近似线性关系．该算法运用于石油地质勘探领域，成功地解决了包含复杂断层的大规模数据点的三角化问题．

封闭离散点的曲线拟合方法

基于移动最小二乘法构造了一种新的封闭离散点拟合方法。该方法利用移动最小二乘法基于点的拟合原理,在离散点之间定义拟合点,划分支持域半径,实现了支持域有序的划分方式。基于封闭离散点的几何特征,提出一种新的权值确定方法,该方法通过构造一个与弦长有关的点,赋予支持域内各点的权值,使临近点的权值变化逐步衰减,实现了拟合曲线的局部逼近。利用提出的封闭曲线拟合方法对叶片截面形线离散点进行拟合,验证了该方法的有效性。

已知离散点曲率的曲线拟合递推方法

该文介绍了一种简单的在已知离散点曲率的情况下进行平面和空间曲线拟合的方法,在相邻的已知离散点之间,用线性插值的规则获得插值点的曲率值,然后提出一种基于微分原理的递推方法,从起始点开始逐点运算推进,将曲线形状拟合出来.

利用LiDAR离散点云估测针叶林叶面积指数

通过对小光斑激光雷达离散点云数据进行处理,提取了6个变量参数分别用于估测针叶林叶面积指数,为了提高模型估测精度及弥补单变量模型的不足,在单变量模型的基础上尝试多变量组合共同用于估测森林叶面积指数,经过对比得出单变量模型中OGF模型最好,拟合相关性R=0.897,预测精度p=0.959;多变量预测模型结果差异不大,拟合相关性均>0.905,估测精度均>0.957。同时为了验证模型的推广性,对点云数据进行随机稀释操作获得4种不同密度的点云数据,分别用于验证点云密度对OGF模型及OGF与LPI组合模型的影响,结果表明点云密度对模型结果的影响不大,即使在0.125倍点云密度时模型仍能较好的估测针叶林叶面积指数,满足生产需要。

基于k-邻域密度的离散点云简化算法与实现

提出一种基于k-邻域密度(即k-邻域中的点云密度)的离散点云简化算法,并给出了在三角网格重构中的实现.该方法不仅可以保证实物模型重建后的整体轮廓,而且在细节部分也较好地保持了局部形状特征.三角网格重构的实验结果表明,所给方法简单、高效,同时,在实物模型平滑处与曲率变化较大处均取得了理想效果.

多连通曲面离散点集的3D三角划分算法研究

在对非封闭曲面、简单封闭曲面和多连通封闭曲面的特点进行分析之后,提出了一种多连通封闭曲面离散点集的3D三角划分算法.该算法无须对离散点集所对应的自由曲面进行分片,直接在3D空间根据曲面的形态变化向前逐层推进生成三角网格.算法同时还适用于非封闭曲面和简单封闭曲面两种情形.实验结果表明,该算法的划分效果优良,能够满足曲面重构的需要.

面向离散点的空间权重矩阵生成算法与实证研究

采用阈值法和k-近邻法度量空间上离散点间的空间邻接关系,针对不同的距离计算方式(欧式距离和曼哈顿距离)设计了面向离散点的空间权重矩阵生成算法,使用C#语言在计算机上实现。用该算法对收集的8 367个常州市地价样点构建了不同土地用途地价样点的空间权重矩阵,并计算出分用途的常州市城市地价空间自相关指数。

基于离散点截形螺旋面加工原理研究

提出了基于离散点的圆柱螺旋面成形刀具计算方法,分别建立了已知螺旋面工件截形离散点数据计算成形刀具廓型的数学模型及已知刀具截形离散点数据计算由其加工的螺旋面工件的数学模型。利用累积三次参数样条法计算螺旋面工件截形及成形刀具廓型各离散点的倾斜角。分析了成形刀具的计算误差,对成形刀具数据型值点以累积三次参数样条进行插值,用双圆弧样条拟合的方法进行光顺处理。实例证明,两模型是正确性的、可行的,能够满足离散点条件下螺旋面高效率、高精度的加工要求。

离散点的线轮廓度评价算法

为了实现微型零件轮廓的高精度测量,根据其成像特点,提出了一种基于离散点的轮廓度评价算法——被测轮廓与理论轮廓离散点间最小距离法。首先,提取出被测轮廓的边缘点信息,然后,依据理论轮廓计算出一系列间距极小的坐标点并建立坐标系,将被测轮廓点与理论轮廓点对应,最后将计算得出的每个被测轮廓点到最近理论轮廓点的距离作为该点的轮廓度误差。实验结果证明,测量精度优于2 pixel,此方法可有效地提高线轮廓度的评价精度和效率。

实现3D离散点优化三角划分的三维算法

本文系统研究了３Ｄ离散数据的直接三角划分，并解决了与多值曲面相对应离散数据的分片三角划分问题。实现这一算法的关键是将这些与多值曲面相对应的离散数据按有关的特征线分解，慢之转化成较简单的问题分别进行处理。目前，这种分片三角划分算法已在Ｂｅｚｉｅｒ三角曲面插值中取得了良好的效果。

基于LiDAR离散点云能量信息的针叶林叶面积指数反演方法

叶面积指数是森林的重要结构参数,对于研究与植被叶片相关的生物物理活动具有重要意义。为了提高针叶林叶面积指数的估测精度,以吉林省长春市净月潭国家森林公园为研究区,通过对小光斑激光雷达离散点云进行滤波分类处理、拟合波形数据,从中提取5个能量参数,分别用于估测针叶林样方的叶面积指数,通过分析得出I2预测模型最好,R=0.911,P=0.968。结果表明小光斑激光雷达离散点云的能量信息能够较好地估计针叶林的叶面积指数,未来应加大小光斑激光雷达能量参数的应用。

离散点云数据的小波变换处理算法

将离散点云数据表示成适合用作小波变换的形式,提出了一种基于尺度的离散点云数据的特征识别算法,在此基础上给出了具体的基于尺度的二维和三维离散点云的小波分解算法,最后引入实例对二维离散点云的小波分解算法进行分析,实验结果表明算法达到了对点云数据的按尺度特征分解的目的.通过提出的算法,将离散点云数据按照尺度进行分解并提取出不同的特征成分,这样可以根据后期可视化显示的不同要求,将小波变换分解后的数据进行进一步的处理.

基于离散点的点域绘制方法

研究以离散的点构造三维物体的几何模型,以每个离散点为圆心,构造不同半径的圆,覆盖在三维几何模型表面,从而绘制该几何模型表示的几何物体的真实感图形.该方法与传统的多边形网格方法相比,具有存储量小、计算量小、易于实现的特点.

一种基于行列法离散点边界搜索算法

平面上构建离散点的边界在地理信息系统(GIS)中应用广泛,提出了基于行列法的平面离散点边界搜索的新算法,目的是解决平面离散点边界问题,通过确定步长大小,按步长对离散点分别进行行搜索和列搜索,得到离散点的边界曲线,介绍了行列边界算法的基本思想和实现过程。该算法能够正确地搜索包含凹凸特征的离散点边界,与传统边界生成算法相比,它具有通用、实现简单等特点。该算法在油田GIS领域边界划分中得到了很好的应用,能够准确地构建油田边界。

平面离散点集的边界搜索算法

进行有限元仿真首先要建立有限元网格模型。使用不含有任何拓扑信息的离散点集直接进行网格划分可以快速、精确地建立网格模型。使用铺路法进行网格剖分是从边界开始向内生成网格单元。该文提出一种使用搜索盒的搜索平面离散点集边界的算法。该方法将离散点分配到搜索盒中 ,遍历位于边界的搜索盒 ,将其中的点连接成边界点链表。该算法能正确地搜索包含有凹点、孔洞特征的离散点集的边界 ,具有较强的通用性。文中介绍了算法的基本思想 。

根据离散点计算螺旋面刀具截形的原理

在计算加工螺旋面工件的刀具截形时,常遇到给定的是工件端截面上一系列离散点的情况,本文论述了此时的一种计算方法,可以不必通过求出拟合曲线的方程式而直接算出刀具的截形。计算实例表明,这种方法的精度是很高的.

基于离散点云数据的森林冠层高度模型插值方法

【目的】基于森林区域离散点云特点,利用不同插值方法构建冠层高度模型,并对不同插值方法进行比较、分析和评价,为森林冠层高度模型插值方法选择提供参考。【方法】以30 m×30 m样方离散点云数据为试验数据,采用开源软件SAGS-GIS利用B样条插值（B-Spline）、普通克里金插值法（OK）、线性插值三角网法（TLI）、反距离加权插值法（IDW）4种插值方法分别构建森林冠层高度模型,对森林冠层高度模型的平面视图、三维视图、剖面图及其像元统计量进行比较和分析;同时对反距离加权插值法的插值参数搜索半径进行讨论、比较和分析。【结果】对于森林区域空间分布均匀且存在高度突变的点云数据,B-Spline插值对空值区域都进行了填充,林冠空隙也被过分填充,且CHM像元最大值明显偏离原始插值数据;TLI插值的CHM显得比较破碎;OK插值法对影像过度平滑,生成的CHM影像模糊;而IDW插值法对冠层顶部进行了适当填充和平滑,但冠层边缘不被过度平滑,保留高度突变,同时林冠空隙仍然保留也不被过分填充。IDW插值应选择合适的搜索半径,搜索半径为原始点云间隔的1.5-2.5倍较为合适。【结论】IDW插值法优于B-Spline,OK,TLI插值法,生成的CHM能较准确反映森林冠层的真实自然形态,有利于森林参数的提取。

离散点集3D三角划分算法在裁剪曲面中的实现

提出一种在 3D空间直接对曲面离散数据点进行三角网格划分的算法 ,该方法适用于非封闭曲面、封闭曲面及多连通复杂曲面的离散点集 ,同时也能处理剪裁曲面的离散点集 ,得到优良的三角网格。在引入边界环融合的概念的基础上 ,详细阐述算法如何实现对剪裁曲面离散点集三角划分 。

空间离散点最小二乘法分段直线拟合的研究

简单介绍了最小二乘法基本原理,提出了空间点列的最小二乘法分段直线拟合的原理,给出了这种拟合方法的程序框架图。理论和实验结果表明,该方法对空间点列进行直线拟合是很有效的。