三維復雜形狀拼接與破碎物體復原技術研究.pdf

1、基于形狀匹配的拼接技術廣泛應用于考古、三維重建、工業(yè)設計等領域。破碎物體的復原是將形狀匹配的相鄰碎片拼接以使破碎物體恢復原貌。形狀匹配和拼接、破碎物體復原技術的研究涉及到計算機圖形學、圖形圖像融合、模式識別和計算機可視化等內容。本文研究了破碎物體形狀特征的提取和表示、形狀匹配、破碎物體復原中的碎片拼接和拼接誤差的修補等技術，提出了一系列的形狀匹配和拼接方法，滿足破碎物體復原的需求。研究的主要內容和創(chuàng)新如下： 1．研究了破碎物體的

2、數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)格模型的簡化、數(shù)字化物體輪廓曲線的提取、曲線特征表示及選擇方法，提出了一種基于小波變換自適應閾值的圖像分割技術。 2．研究了二維Fourier輪廓描述符的特點，提出了基于多尺度Fourier描述符的二維曲線匹配方法。輪廓曲線通過不同尺度的Gaussian函數(shù)濾波后，以Fourier變換系數(shù)的實部和虛部構成曲線特征向量，通過特征向量的比較以實現(xiàn)二維曲線匹配和碎片拼接，該方法具有準確、簡單、快速等優(yōu)點。 3．研究

3、三維曲線的B樣條表示方法，通過建立局部直角坐標系計算輪廓曲線上連接點的方向角，提出應用三維曲線上連接點方向角構造特征向量的計算方法及基于方向角的三維曲線匹配算法以實現(xiàn)碎片拼接。 4．研究多尺度小波輪廓描述符的計算，提出了一種多尺度下輪廓曲線特征提取及基于多尺度分析的三維物體碎片拼接方法。曲線經多尺度小波變換后，計算輪廓曲線上各點的曲率和撓率構成曲線的特征矢量，經過相似性比較實現(xiàn)輪廓曲線匹配和拼接。研究了小波輪廓描述符匹配起點的解

4、決方法，提出一種判斷曲線匹配段的方法。實驗表明該算法的準確性、有效性、魯棒性。 5．在分析曲面表示和曲面特征的基礎上，研究了物體曲面分割技術，提出了分別用曲面上點的有向腳標和無向腳標構成曲面形狀的有向特征向量和無向特征向量，利用粗匹配和細匹配技術實現(xiàn)曲面匹配計算，完成破碎物體斷裂面的拼接技術。研究了破碎物體拼接方法、拼接誤差處理和孔洞的修補問題。 6．在理論研究和分析的基礎上，將形狀拼接技術應用于計算機輔助破碎物體復原系