三維點(diǎn)云法向量估計(jì)方法研究.pdf

1、近年來，隨著三維點(diǎn)云采集設(shè)備的發(fā)展，低成本獲取被測物體更多細(xì)節(jié)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)成為可能，與之相關(guān)的基于點(diǎn)云的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究也受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注，這也促成了基于點(diǎn)云的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的復(fù)興。作為三維點(diǎn)云必不可少的屬性，法向量在基于點(diǎn)云的繪制方法和表面重建算法中起到了重要作用，尤其是在三維重建算法中，法向量的準(zhǔn)確程度直接影響到三維重建結(jié)果，如基于徑向基函數(shù)、基于B樣條函數(shù)等隱式曲面重建算法將完全依賴于可靠和精準(zhǔn)的法向量。因此，獲取精確、可靠地

2、法向量是十分必要的。不過，因?yàn)閽呙柙O(shè)備自身不可避免的噪聲和深度圖像的不連續(xù)，直接利用深度圖像得到的法向量基本上很難滿足表面重建和繪制的要求。因此，散亂三維點(diǎn)云法向量估計(jì)的算法顯得尤為重要。
　　本文首先介紹了國內(nèi)外對三維點(diǎn)云法向量估計(jì)的研究現(xiàn)狀以及目前存在主要研究方法。然后介紹本文用到的三維點(diǎn)云法向量初步估計(jì)的方法以及三維點(diǎn)云法向量重定向方法，最后通過改進(jìn)算法，實(shí)現(xiàn)三維點(diǎn)云法向量估計(jì)系統(tǒng)以及對得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較。本文采用的

3、是基于局部平面擬合的法向量估計(jì)算法對三維點(diǎn)云進(jìn)行初步法向量估計(jì)。該方法是假定對于復(fù)雜的點(diǎn)云系統(tǒng)，任何點(diǎn)的局部鄰域都是光滑的，那么可以用一個(gè)平面進(jìn)行很好的擬合，為此能得到每個(gè)三維點(diǎn)的法向量。對于三維點(diǎn)云的法向量重定向采用的是基于平面擬合法向量重定向的改進(jìn)方法，該方法在原有方法的基礎(chǔ)上，增加了法向量傳播方向約束以及局部冗余邊約束，同時(shí)還由原來的一個(gè)初始傳播起點(diǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)傳播起點(diǎn)。最后，本文根據(jù)改進(jìn)后的方法，實(shí)現(xiàn)了三維點(diǎn)云法向量估計(jì)系統(tǒng)，通過具