基于逆向工程的數(shù)據(jù)處理.pdf

1、逆向工程技術(shù)(ReverseEngineering，RE)最早應(yīng)用于汽車，飛機(jī)等制造業(yè)，其行業(yè)產(chǎn)品的表面多為自由曲面，難以用精確的數(shù)學(xué)模型描述，研究和應(yīng)用主要集中在幾何形狀。 論文目的是解決難以用數(shù)學(xué)模型描述的自由曲面，通過(guò)數(shù)據(jù)處理將采集來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)一定的處理，提供三維軟件通用的接口文件，重建出真實(shí)圖形，提高實(shí)物重建的精度。重點(diǎn)闡述了數(shù)據(jù)處理中的去噪聲點(diǎn)(異常點(diǎn))，IGES數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，多視圖拼合，數(shù)據(jù)插值和精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)，圖形顯示

2、技術(shù)。 首先是對(duì)整個(gè)程序框架的構(gòu)建：采用VC++作為實(shí)現(xiàn)環(huán)境，連接OpenGL(即開(kāi)放性圖形庫(kù)OpenGraphicsLibrary)。OpenGL是一種圖形應(yīng)用程序設(shè)計(jì)界面(API)，獨(dú)立于硬件系統(tǒng)，操作系統(tǒng)和窗口系統(tǒng)。VC用來(lái)組織進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)算法。主要定義兩個(gè)類：CMatrix矩陣類和CBuffer緩存類，其它所有的工作都是基于這兩個(gè)類生成的。矩陣的所有操作都集中在類里，只留部分函數(shù)接口和成員數(shù)據(jù)。因此這兩個(gè)類是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)

3、，設(shè)計(jì)好這兩個(gè)類至關(guān)重要。 然后進(jìn)行預(yù)處理，這里講的預(yù)處理主要指噪聲點(diǎn)。由于在測(cè)量數(shù)據(jù)過(guò)程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生噪聲點(diǎn)。準(zhǔn)確高效的剔除，是數(shù)據(jù)處理中一個(gè)很重要的問(wèn)題。系統(tǒng)采用對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分微小區(qū)域，相對(duì)于某確定點(diǎn)，找到其特定鄰域。然后利用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的正態(tài)分布進(jìn)行查找對(duì)應(yīng)的異常點(diǎn)。再用降值的辦法使其落在概率為99.74％范圍內(nèi)(即3σ內(nèi))，可以直接去掉這些數(shù)據(jù)點(diǎn)。 其次是對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行IGES數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，使之成為三

4、維軟件可以識(shí)別的通用數(shù)據(jù)格式。轉(zhuǎn)換過(guò)程中必須嚴(yán)格遵循IGES格式對(duì)應(yīng)的含義，才能準(zhǔn)確地將數(shù)據(jù)文件寫成IGES格式。在輸入CAD系統(tǒng)時(shí)，自動(dòng)將測(cè)量數(shù)據(jù)分層設(shè)置，以不同的顏色顯示，為幾何模型重建提供了方便。 由于掃描的點(diǎn)云文件數(shù)量大，計(jì)算處理方面費(fèi)時(shí)且占計(jì)算機(jī)資源。因此如何將這些數(shù)據(jù)減少或者優(yōu)化是很重要的問(wèn)題。論文提出了數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)的算法，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)云曲率變化的幅度大小來(lái)確定刪除數(shù)據(jù)的多少，即在曲率變化很小的區(qū)域要?jiǎng)h去大量的數(shù)據(jù)點(diǎn)，而

5、在曲率變化較大的區(qū)域則不進(jìn)行刪除。這樣使得數(shù)據(jù)就會(huì)得到合理處理，生成的圖形疏密也很直觀。在后續(xù)的處理工作中會(huì)縮短時(shí)間，節(jié)省空間。 由于點(diǎn)云數(shù)據(jù)只給出了曲面的型值點(diǎn)，無(wú)法知道曲面上的其他值。插值算法可以近似地知道由這些點(diǎn)云所組成的曲面上每一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值，為后續(xù)曲面的生成提供了依據(jù)，也可以為那些曲率變化大的棱角進(jìn)行補(bǔ)充型值點(diǎn)。 對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)用OpenGL進(jìn)行顯示，遵循圖形學(xué)，還有成像原理。進(jìn)而對(duì)圖形進(jìn)行各種操作旋轉(zhuǎn)，平移，以及