三维重构中的杂乱点云排序问题研究

针对三维重构中的杂乱点云数据预处理问题,给出了一种快速、有效的排序算法。算法通过先对点云进行平行切割,再对切割后的截线云进行插入排序。由于滤除了大量冗余的信息,从而大大提高了排序的速度。实践结果证明,这种算法高效、稳定、易于实现。     

基于点云切片的边界提取

针对点云切片的截面数据可能存在不连续的特征曲线对拟合造成误差的情况,提出对每个截面数据将不连续的特征曲线点集分割成连续的特征曲线点集的方法。鉴于不连续特征曲线点集之间、点与点之间的欧式距离远大于点云密度,而同一个连续特征曲线点集中点与点的欧式距离趋近于点云密度,所以可以利用点云密度作为阈值,将不同的连续特征曲线点集分割开。对每个连续的特征曲线点集进行曲线拟合,得到点云切片的边界。分析结果表明,该分割算法能有效地分割出点云切片中不连续的特征曲线点集,减小曲线拟合时的误差,提高了点云切片边界提取的精度。     

基于轮廓重心参数调整的Bezier曲线拟合方法

传统的3次Bezier曲线拟合方法在拟合汉字轮廓曲线时,迭代次数多,效率较低.针对拟合的效率,设计了一种基于3次Bezier曲线的汉字曲线轮廓拟合新方法.该方法的核心是简单高效的参数迭代算法.在3次Bezier曲线控制点的求取方法上,采用最小二乘法拟合;在参数的优化问题上,用过型值点重心的直线与拟合曲线间的交点求解参数,迭代优化参数取值.该迭代算法占用资源少,运算量小,计算简便.实验结果表明,针对一般型值点和汉字轮廓特征点的曲线拟合,在相同精度要求下,该算法迭代次数少,收敛速度快,能达到更好的拟合效果.     

基于点云几何与形状特征的曲面重构算法

提出一种新的利用点云进行曲面重构的算法,该算法基于点云的几何与形状特征,根据点云的几何分布进行分类和按照点的局部形状特征进行分类,对每类点进行局部网格重构,并进行后续处理以修补拓扑和几何错误。实验结果表明,该算法强健有效,能生成高质量的网格,并能较好地保持模型的几何与形状特征。     

心内膜散乱点云边界点检测算法研究

针对心内膜散乱点云预处理中的边界点检测,利用截线云理论将散乱点云进行等间隔区域分层,将点云投影至点云切片,得到切片的散乱点集,同时建立链表结构分区存储点云数据;由平面上点的二维坐标定位,提出区域"十"字算法进行切片数据边界点提取,获取切片数据的最外层点,将检测到的边界点存回原始三维数据源,完成预处理过程。实验结果证明,该算法对边界点具有较强的识别能力,能够在快速、有效地简化点云数据的同时保持原始特征的信息,可以提高后续三维建模的精度和速度。     

正则Bezier曲线的等距线及其计算机实现

利用de Casteljau算法求得正则Bezier曲线上各点处的切矢，再由此得到各点处的法矢，应用于求原始曲线的等距线，该方法几何意义明显，算法简洁。同时给出了用MATLAB绘制Bezier曲线及其等距线的程序，准确快捷，实践效果较好。     

基于曲率法线流的树点云骨架提取方法

针对树木点云拓扑结构复杂、特征细节繁多等问题,提出一种基于点云收缩提取曲线骨架的算法。首先,为了在点云表面直接应用网格收缩算法,对点云进行局部主成分分析和Delaunay三角剖分;其次,针对树木点云拓扑结构复杂和末枝细节繁多等问题,用曲率法线流算子对点云进行收缩,针对树木枝条细长且弯曲幅度平缓等特点,利用改进后的QEM网格简化方法将三角网格折叠成一维曲线骨架;最后,将得到的曲线骨架进行连通和居中处理。该算法直接在点云上进行操作,不需要额外的信息和预处理操作,对噪声和残缺点云有良好的鲁棒性。实验证明,该算法提取的树木点云骨架充分表达了树木在自然环境下的生物性结构和特征,相对于rosa、L1-中轴等经典算法,在树木点云的骨架提取速度上提高3倍以上,枝条重建度提高25%。     

基于线特征及迭代最近点算法的地基建筑物点云自动配准方法

为克服迭代最近点(ICP)算法易陷入局部最优的缺陷，提出一种基于线特征及ICP算法的地基建筑物点云自动配准方法。首先，基于法向一致性进行建筑物点云平面分割；接着，采用alpha-shape算法进行点簇轮廓线提取，并拆分和拟合处理得到特征线段；然后，以线对作为配准基元，以线对夹角和距离作为相似性测度进行同名特征匹配，实现建筑物点云的粗配准；最后，以粗配准结果为初值，进一步采用ICP算法完成点云精确配准。利用两组部分重叠的建筑物点云进行配准实验，实验结果表明，采用由粗到精的配准方法能有效改善ICP算法对初值依赖的问题，实现具有部分重叠的建筑物点云的有效配准。     

使用多段Bezier曲线模型的地质等值线光滑算法

在等值线自动生成过程中,如果仅仅将追踪到的等值点依次用线连接起来,那么将会生成一幅折线式的等值线图。文章提出使用多段三次Bezier曲线拟合模型对得到的等值线进行拟合,首先利用三次Bezier曲线的拟合公式和最小二乘法得到首段Bezier曲线的四个控制点,然后依据Bezier曲线拼接的光滑条件和首段Bezier曲线的控制点,再次使用最小二乘法得到次段Bezier曲线的四个控制点,依此类推,从而得到由多段Bezier曲线组成的光滑的等值线图。除此之外,本文给出构建网格较小情况下的多段Bezier曲线拟合模型特例。实验结果证实,本文提出的方法易理解,可行性好,光滑效果显著。     

散乱点云分割技术研究与实现

点云分割是根据空间、几何和纹理等特征对点云进行划分,使得同一划分内的点云具有相似的特征。首先对获取的散乱点云数据进行去噪、填补空洞和畸变等预处理,然后计算最小包围立方体分割点云空间并构建八叉树加速邻域点的搜索,为每个点构造最小二乘邻域,分析散乱点云数据的高斯曲率和平均曲率,再通过区域生长法得到低噪声的精确分块,自适应、智能化地对点云进行分块。经实验验证,该方法可以获得较好的分割效果。     

基于Hough 变换的三次方Bezier 曲线检测算法研究

类似经典Hough 变换中对直线（段）、圆（弧）、椭圆、抛物线等解析曲 线的检测,论文研究了三次方Bezier 曲线的检测算法,提出了离散Bezier 曲线的特征建模 方法和使用R 函数的Hough 变换曲线检测快速算法。该算法能够根据所给出的待检测目标 点阵图像建立形状参数模型,然后检测该曲线在复杂图像中出现的位置、大小和方向。实验 表明,该法能够有效地检测任意三次方Bezier 曲线,且精确度优于目前广泛用于曲线检测 的广义Hough 变换。     

增量极坐标编码的贝赛尔曲线智能优化算法

针对基于统计的隶属度函数确定方法进行了改进,使用贝塞尔曲线作为隶属度函数的上升或下降沿,使隶属度函数可以经过统计结果规定的任意中间点。使用新的增量极坐标编码对贝塞尔曲线控制点进行表达,解决了传统贝塞尔曲线优化中的控制点约束问题。采用差分进化算法对贝塞尔曲线控制点进行优化,可智能拟合经过任意点的最佳贝塞尔曲线。算法可扩展到任意阶贝塞尔曲线,所得隶属度函数较非贝塞尔曲线方法更为合理。     

Segmentation of typhoon cloud image by combining a discrete stationary wavelet transform with a continuous wavelet transform

An algorithm is proposed that employs a multi-threshold technique to segment a typhoon cloud image. For both reducing the noise and enhancing the detail in the typhoon cloud image, the noise is reduced by a Wiener filter and the detail is enhanced by a nonlinear gain operator in the discrete stationary wavelet domain in the proposed algorithm. Then, the histogram equalization technique is used to enhance the global contrast of the processed image. In order to reduce the false peaks of the histogram of the denoised and enhanced typhoon cloud image (DETCI), a Bezier curve is used to smooth the histogram. An optimal segmentation threshold is then obtained from the multiple thresholds obtained from the Bezier histogram. The optimal threshold is used to segment the DETCI. The region of the maximum area in the segmented DETCI is selected as a region of interest (ROI). Thus other objects of small cloud masses are removed by the above method. We replace the area of the ROI with the corresponding area of the original typhoon cloud image to obtain the segmented ROI (SROI). Again the Bezier histogram is used to smooth the false peaks in the histogram of the SROI. In order to detect accurately the peaks and valleys in the curve of the Bezier histogram, a continuous wavelet transform is used to determine the location of peaks and valleys. After the wavelet transform, multi-segmented images at different scales are obtained. A criterion is employed to select an optimal segmentation scale. Finally, the whole typhoon cloud series is segmented accurately by the proposed method. Experimental results show that the proposed algorithm can efficiently segment the typhoon cloud series from a typhoon cloud image, and is better than the Olivo and HQ methods for analysing the structure of the typhoon wind field.     

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.     

类Bezier的三角多项式曲线

以Bezier曲线的特点为基础,提出了一种新的类似于三次Bezier曲线的三角多项式曲线：T-Bezier曲线。该曲线具有Bezier曲线类似的性质且能够精确地表示二次曲线。     

保形五次几何Hermite插值的构造算法

讨论了计算机辅助几何设计中的GHI问题,GHI曲线需要型值点处的切线和曲率信息,所以GHI曲线比一般的插值曲线更困难.首先将保概念引入到GHI曲线,再用分段五次Bezier曲线构造了GC2保形GHI算法.该曲线的所有Bezier点由型值点及相应的曲率信息直接计算产生,无需求解矢量方程组,因此该曲线计算简单,局部修改方便.最后,两个数值例子被给出。     

平面曲线的offset逼近

文章给出了一种用三次Bezier曲线逼近平面曲线精确offset的方法。利用逼近曲线与精确offset曲线的对应点,法向尽可能相同这一性质构造具有较好的连续性的目标函数。此外,给出新的误差函数,该函数比常用的误差函数更能反映两曲线在一点处的真实距离。     

基于二次Bezier曲线的无线传感网避障路径规划研究

用固定Sink节点进行无线传感网内数据采集的传统方式会导致热点区域(hot spot)问题,而采用移动Sink节点进行数据采集可以克服这个问题,从而达到均衡网络能量分布与延长网络生命周期的效果.本文针对类车型机器人作为无线传感网中移动数据汇聚节点的应用场景,提出了一种基于Bezier连续曲线的移动Sink节点避障路径规划算法.本文构建了连续分段Bezier曲线为巡航轨迹,采用人工势场中的斥力场理论实现对多个障碍物的智能躲避,动态调节二次Bezier曲线的内部控制点位置,将障碍物排斥在二次Bezier曲线之外.仿真结果验证本文提出的算法可以实现移动Sink节点规划路径的避障功能,同时Bezier曲线规划算法简单,计算量较小.     

最短Bezier曲线研究

Bezier曲线比较容易计算和稳定，它得到了广泛应用，在分析了Bezier曲线的基础上，提出了最短Bezier曲线问题，并提出了该问题的解法，最后给出了实例。