基于SOM网络的三次B样条曲线重建

使用散乱点集重建曲线曲面,在逆向工程和计算机视觉中有着广泛的应用。提出基于SOM网络的三次B样条曲线重建算法。给定某一曲线散乱点集和一初始神经网络,优化SOM网络中神经元位置,使网络逼近散乱点和映射散乱点空间特征。用特征点反求三次B样条曲线控制点,利用控制点重建三次B样条曲线。试验结果表明,算法取得的曲线重建效果良好。     

平面无序点集曲线重建的跟踪算法

由无序离散点集重建出曲线曲面模型,在反求工程与计算机视觉中都有着广泛的应用.根据实际采样中离散点分布相对集中的特点,给出了一个用简单曲线拟合平面上的无序点集的跟踪算法.该方法仅从当前跟踪点的邻近点集与曲线重建光顺准则出发,无须迭代,可快速、有效地跟踪得到无序点集的一个中轴点列,最后再由此点列拟合出参数曲线.实验结果表明,该方法是一个简单、有效的曲线重建方法.     

基于局部特征匹配的对称面提取算法

在反求工程中,对称面提取对于点云的几何模型重建具有重要意义,根据对称性原理,给出了点云模型中双侧对称性的数学定义,在此基础上,构造了一种基于迭代最近点(ICP)数据匹配的对称面提取算法,该算法已经在反求工程CAD系统RE-SOFT中实现,并应用于汽车引擎罩、卫生洁具零件的模型重构。     

Bezier曲线反求参数算法的研究

Bezier曲线在工程领域有着广泛的应用,针对某船体外型修正软件中存在的原外型与参数曲线光滑衔接及获取参数和斜率的问题,提出了一种已知轴坐标反求Bezier曲线参数的快速高效算法,应用该算法,避开了对高次方程求解时时间复杂度高甚至无解的弊病,并由此设计了一种新型曲线绘制方法,具有广泛的工程应用价值.     

基于特征的反求工程建模系统RE-SOFT

RE-SOFT作为一个专业化的反求工程建模软件在业界拥有较高的知名度，其许多核心技术独具特色．介绍了该软件的整体架构、主要功能和若干关键技术．通过对数据预处理、特征提取、特征重建和编辑中的一些核心技术的介绍，展示了反求工程领域的最新研究成果．叶片反求建模的应用分析表明，应用该系统进行反求建模可以获得完整特征表达的理想CAD模型．最后总结了RE-SOFT的主要特色，并给出了今后反求工程领域的主要研究方向．     

基于自适应遗传算法的点云曲线重建

由于用无序离散点集来重建出曲线曲面模型，在反求工程与计算机视觉中都有着广泛的应用，为此根据实际采样中离散点分布相对集中的特点，提出了一个基于自适应遗传算法的多维无序点集曲线重建算法。该算法针对无序带噪声的空间曲线重建问题，先把点云分布空间网格化，然后在每个网格中用自适应遗传算法搜索出最能代表该网格中点集的特征点，由于每个网格区域中点集分布的不均匀性，因此可根据搜索出来的特征点，利用改进的自适应的SIG（sphere-of-influence graph）图来对每个特征点进行进一步调整，以便能使得到待重建曲线的型值点，最后利用测地距离函数来确定型值点的拓扑结构，并利用B样条函数来重建曲线。实例证明，无论是2维平面点云还是3维空间点云，该点云重建方法简单可行，特别是对于存在自交情况以及点云具有明显角点的情况亦可以获得满意的结果。     

多个曲面拓扑模型及光滑重建方法的研究

首先给出能够表示任意多个自由曲面拓扑的描述,该模型可用于表示反求工程中的任意物体,基于这种拓扑模型,给出了一种新的多个复杂自由曲面的重建算法,该算法能够保证相邻曲面间具有很高的几何连续性,实践证明是可靠和高效的。     

基于场表示的平面无序点集曲线重建算法

由无序离散点集重建出曲线曲面模型，在反求工程与计算机视觉中都有着广泛的应用。针对平面无序带噪声的曲线重建问题，通过模拟带电粒子在空间中形成场分布的现象，构造了一个反映平面点集形状与分布稠密程度的场函数，以场函数曲面的脊线在平面上的投影作为平面无序点集的重建曲线。为求得重建曲线，可先在平面上选取一条适当初始曲线，由初始曲线沿着场函数的梯度方向运动，其极限位置便为重建曲线。大量实例证明，这种方法简单可行，可获得满意的重建曲线；同时，对于带插值约束条件以及分布不均匀的点集，也可以获得满意的结果。     

基于能量法光顺的自由曲线快速算法*

大多过型值点的曲线造型都是采用反求算法。当型值点数增加或实时设计时,随着型值点的增加,会导致反求方程组的阶数增加,当增加到一定程度,产生的计算量会太大。根据能量法光顺原理,提出了一种曲线形式作为曲线造型的基础,曲线过型值点,达到G2光滑,光顺性也很好,并且无须进行反求运算,有计算量少、速度快的特点。     

双目立体视觉三维重建实验平台研究

三维重建是计算机视觉和虚拟现实领域的一个重要研究内容,其中,欧式重建以其直观能够反应物体原貌的特点在反求工程中得到了广泛的应用。为反求工程的需要开发了一套基于双目立体视觉的三维重建软件,综合考虑了欧式三维重建误差产生多种因素,给出了一整套比较完备的欧式三维重建流程,基于真实图像的实验结果表明,该实验平台可以获得较高的重建精度和良好的重建效果。     

Error estimation in reconstruction of quadratic curves in 3D space

Many natural and man-made objects have planar and curvilinear surfaces. The images of such curves do not usually have sufficient distinctive features to apply conventional feature-based reconstruction algorithms. In this paper, we describe a method for the reconstruction of various kinds of quadratic curves in 3D space as an intersection of two cones containing the respective projected digitized curve images in the presence of Gaussian noise. The advantage of this method is that it overcomes the correspondence problem that occurs in pairs of projections of the curve. Using nonlinear least-squares curve fitting, the parameters of a curve in 2D digitized image planes are determined. From this we reconstruct the 3D quadratic curve. Relevant mathematical formulations and analytical solutions for obtaining the equation of the reconstructed curve are given. Simulation studies have been conducted to observe the effect of noise on errors in the process of reconstruction. Results for various types of quadratic curves are presented using simulation studies. These are the main contributions of this work. The angle between the reconstructed and the original quadratic curves in 3D space has been used as the criterion for the measurement of the error. The results of this study are useful for the design of a stereo-based imaging system (such as the LBW decision in cricket, the path of a missile, robotic vision, path planning, etc.) and for the best reconstruction with minimum error.     

On the Curve Reconstruction in Riemannian Manifolds

In this article we extend the computational geometric curve reconstruction approach to the curves embedded in the Riemannian manifold. We prove that the minimal spanning tree, given a sufficiently dense sample, correctly reconstructs the smooth arcs which can be used to reconstruct closed and simple curves in Riemannian manifolds. The proof is based on the behavior of the curve segment inside the tubular neighborhood of the curve. To take care of the local topological changes of the manifold, the tubular neighborhood is constructed in consideration with the injectivity radius of the underlying Riemannian manifold. We also present examples of successfully reconstructed curves and show applications of curve reconstruction to ordering motion frames.     

基于视觉原理的曲线重构算法研究

曲线和曲面的重构是逆向工程中的重要问题,特别是按照计算机图形学中点线面的发展规律,曲线重构更是其中很重要的一步,为后面的曲面重构奠定了研究基础。论文研究和实现了一种曲线重构算法,该算法将人类的视觉具有的接近性和连续性融入到了曲线重构算法中。实验结果表明了该算法的有效性。     

重建误差最优化的运动捕获数据关键帧提取

为了实现运动捕获数据的实时压缩,提出一种重建误差最优化的关键帧提取方法.定义重建误差作为关键帧有效性的度量标准;利用帧消减算法得到各消减帧的重建误差,并根据误差大小对消减帧进行排序;最后以消减帧排序为基础计算出重建误差曲线,并依据曲线确定最优压缩率来提取出相应数量的关键帧.实验结果表明,该方法能够高效地从运动捕获数据中提取出具有最优重建误差的关键帧,较好地满足了数据实时压缩的需要.     

颌骨重建中的图像分割和轮廓对应及分支问题

根据人体颌骨的形状特征,提出一系列有针对性的方法,在CT断层数据的基础上重建三维表面模型．研究的内容包括医学图像的分割和从轮廓线重建表面两个方面．首先,采用一种称为“非种子区域分割”方法提取物体的轮廓线;然后,建立一条反应颌骨走向的弓形“参照基准线”,充分利用轮廓线相对于它的“归一化位置”信息解决表面重建中的对应和分支问题;同时考虑相邻层的影响,使生成的表面更加光滑、自然．最后,提出“多阶凸包点对应匹配”的思想,用分层分段迭代的方法拼接三角面片．     

Constrained fitting for 2D profile-based reverse modeling

Profile curve reconstruction is crucial to surface reconstruction in reverse engineering. In this paper, we present a new constrained fitting method involving lines, circular arcs and B-spline curves for profile curve reconstruction. By using similarity transformation, we reduce the condition number of the Hessian matrix involved in the optimization process and, therefore, the numerical stability is significantly improved. Several industrial examples are presented to demonstrate the efficiency of our method. This paper describes a 2D constrained fitting method for profile curve reconstruction in reverse engineering. The method is an extension to the published methods for 2D constrained fitting. Further more, the numerical problem associated with constrained fitting is tackled in our paper. The described method has been implemented in RE-SOFT, which is a feature-based reverse engineering software developed by the CAD/CAE/CAM Lab of Zhejiang University.     

数控系统连续微段重构与插补算法研究

针对目前微段加工研究中采用的非重构微段加工方法存在的加工轨迹与设计曲线轮廓误差较大,轮廓加工精度较低,及微段节点处速度方向不连续,因此加工表面质量不高,加工过程机床振动较大的问题。在计算机数控（Computerized Numerical Control,CNC）中采用实时曲线重构与插补算法进行连续微段加工以实现对曲面的高速高精度加工。微段插补技术包括样条曲线的实时重构及递推插补算法,及建立满足加减速要求的可以直接递推的插补样条曲线的重构条件。应用微段曲线重构技术进行的样件数控加工实验中,在保证曲线轮廓加工精度达到um级精度的同时,加工速度提高了2~2.4倍。实验结果表明,实时曲线重构微段加工不仅可以实现在重构曲线的范围内进行整体加减速速度规划,提高加工效率,而且加工轨迹的进给速度的衔接平滑,轨迹光滑,表面质量好,并且利用重构的可以直接递推插补的样条曲线,有效解决了平衡了复杂算法加工过程中精度与运算速度的矛盾,提高了加工精度。     

基于场分布的平面散乱点集B样条曲线重建算法

平面散乱点集的曲线重建是逆向工程研究的核心问题之一。该文在Goshtasby算法的基础上,提出了一种基于场分布的平面散乱点集B样条曲线重建算法。首先,通过估计场强基函数的边界提高量子化效率,生成散乱点集场分布的数字图像;然后,利用图像细化结合改进的BFS（Breadth-First-Search）算法来避免数字图像中由于存在大量冗余分支像素而难以生成脊轮廓的问题;最后,采用加权最小二乘法延长重建曲线,改进Goshtasby算法所得的开曲线在端点处收缩的缺点。实验表明,对于带噪声的平面稠密点集,该算法可有效地重建反映点集形状和走向的B样条曲线。