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基于遗传算法的封闭轮廓最小面积凸包围盒生成算法

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孝感学院学报 2007年第3期27卷 63-66页

作者：刘云戴光明王茂才沙洋师范高等专科学校数理系湖北荆门448200 中国地质大学计算机学院湖北武汉430074

许多工程应用中需要计算区域最小面积的包围盒。当前工程实践中通常采用的是面积最小的矩形包围盒,而最小面积矩形包围盒在许多工程实践中由于存在较大误差因此并不能满足应用需求。本文基于遗传算法的思想,研究并提出了任意封闭区域(轮... 详细信息

许多工程应用中需要计算区域最小面积的包围盒。当前工程实践中通常采用的是面积最小的矩形包围盒,而最小面积矩形包围盒在许多工程实践中由于存在较大误差因此并不能满足应用需求。本文基于遗传算法的思想,研究并提出了任意封闭区域(轮廓)最小面积的凸包围盒生成算法。该算法简单,速度快,效果显著。实际应用表明了该算法的有效性与实用性。

关键词：遗传算法凸多边形最小包围盒

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凸多边形的最小面积凸四边形包围盒生成算法

长江大学学报(自然科学版) 2007年第2期 136-137+346页

作者：刘云沙洋师范高等专科学校数理系湖北荆门438200

基于遗传算法的思想,研究并提出了凸多边形面积最小的凸四边形包围盒生成算法。该算法简单,速度快,效果显著。实际应用表明了该算法的有效性与实用性。

关键词：遗传算法凸四边形最小包围盒

几何对象统一表示的R~＊-tree结点分裂算法

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华中科技大学学报（自然科学版） 2010年第2期38卷 55-58页

作者：孙殿柱李延瑞朱昌志孙永伟山东理工大学机械工程学院山东淄博255091

针对R*-tree应用到逆向工程领域时遇到的适用性差等问题,提出一种新的R*-tree点分裂算法.该算法将R*-tree索引结点表示为最小包围盒,依据最小包围盒外接球间的重叠度衡量结点间的相似值,结合k-means算法,随机提取两个结点作为初始分簇中... 详细信息

针对R*-tree应用到逆向工程领域时遇到的适用性差等问题,提出一种新的R*-tree点分裂算法.该算法将R*-tree索引结点表示为最小包围盒,依据最小包围盒外接球间的重叠度衡量结点间的相似值,结合k-means算法,随机提取两个结点作为初始分簇中心,依据结点间的相似值计算新的分簇中心并迭代分簇,直到分簇中心不再变化,实现R*-tree的结点分裂.实例表明,该算法可处理各种复杂几何对象的R*-tree结点分裂问题,并可优化R*-tree结构,显著提高结点的分裂效率.

关键词：逆向工程 R*-tree 最小包围盒结点相似值 k-means算法结点分裂

面向全自动三维扫描系统的多视角三维数据自动配准技术

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吉林大学学报（理学版） 2014年第2期52卷 319-325页

作者：李杨许志闻宋展庞旭芳吉林大学计算机科学与技术学院长春130012 中国科学院深圳先进技术研究所智能设计与机器视觉研究室广东深圳518055

针对利用高精度转台进行配准模型的顶部和底部与模型进行配准时效果不佳的问题,提出一种面向全自动三维扫描系统的多视角三维数据自动配准方案.对待扫描模型,利用单轴高精度转台获取由不同角度扫描的点云数据,先使用一种快速简单的方法... 详细信息

针对利用高精度转台进行配准模型的顶部和底部与模型进行配准时效果不佳的问题,提出一种面向全自动三维扫描系统的多视角三维数据自动配准方案.对待扫描模型,利用单轴高精度转台获取由不同角度扫描的点云数据,先使用一种快速简单的方法求解转台中轴,利用中轴将多片点云拼合得到模型主体;再通过点云包围盒变换,完成点云的初始配准,并通过改进的ICP算法完成点云的精确配准.实验结果表明,该方法具有较好的操作性和较高的精度.

关键词：三维拼接 ICP算法最小包围盒

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基于粒子-弹簧模型的动态服装仿真

纺织学报 2004年第6期25卷 22-24页

作者：纪峰李汝勤张瑞云东华大学纺织学院上海200051

采用基于粒子 -弹簧模型的仿真系统模拟服装在风等外力作用下的悬垂效果。发展了传统的对象 -空间的冲突检测技术 ,采用基于最小包围盒的快速碰撞检测算法检测人体与服装的碰撞 ,显著提高了模拟速度。同时采用内力修正法克服失真现象 ,... 详细信息

采用基于粒子 -弹簧模型的仿真系统模拟服装在风等外力作用下的悬垂效果。发展了传统的对象 -空间的冲突检测技术 ,采用基于最小包围盒的快速碰撞检测算法检测人体与服装的碰撞 ,显著提高了模拟速度。同时采用内力修正法克服失真现象 ,取得自然逼真的模拟效果。

关键词：织物/服装动态仿真最小包围盒碰撞算法内力修正法

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点云数据的k近邻快速建立改进算法

计算机工程与设计 2014年第12期35卷 4228-4232页

作者：安雁艳杨秋翔冯欣悦范建华杨剑中北大学计算机与控制工程学院山西太原030051

针对点云数据最近点搜索时栅格化所得空间子块大,并且在未完全找到前搜索范围需扩展一圈的问题,提出一种基于二次栅格化和扩展方向可控的快速搜索算法。采用传统分块算法一次栅格化数据空间;综合考虑非空栅格、最近点数目及一次划分边长... 详细信息

针对点云数据最近点搜索时栅格化所得空间子块大,并且在未完全找到前搜索范围需扩展一圈的问题,提出一种基于二次栅格化和扩展方向可控的快速搜索算法。采用传统分块算法一次栅格化数据空间;综合考虑非空栅格、最近点数目及一次划分边长,计算二次栅格化的边长;在局部搜索过程中控制扩展方向,优先在最有可能出现的栅格中进行搜索。实验结果表明,与现存的方法相比,该算法在搜索时间上至少减少了20%。

关键词：点云数据最小包围盒栅格 k近邻范围搜索

面向全自动三维扫描系统的多视角三维数据自动配准和融合技术研究

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面向全自动三维扫描系统的多视角三维数据自动配准和融合技术研究

作者：李杨吉林大学

学位级别：硕士

随着科技的发展，三维扫描、3D打印技术逐渐走进人们的视野，三维重建技术在各个行业都得到了广泛的应用。在文物修复、文物保护领域，更是得到了越来越多的关注。本文提出了一种利用转台快速完成点云模型拼接和配准的方法，并且可以... 详细信息

随着科技的发展，三维扫描、3D打印技术逐渐走进人们的视野，三维重建技术在各个行业都得到了广泛的应用。在文物修复、文物保护领域，更是得到了越来越多的关注。本文提出了一种利用转台快速完成点云模型拼接和配准的方法，并且可以准确地将模型顶部和底部拼接到模型主体上。对于待扫描模型，利用单轴高精度转台获取从不同角度扫描的点云数据。首先使用一种快速简单的方法求解转台中轴，利用中轴将多片点云拼合得到模型主体。再通过点云包围盒变换，完成点云的初始配准。通过改进的ICP算法完成点云的精确配准。本文针对利用高精度转台进行配准的模型，对于模型顶部和底部与模型周身进行配准时效果不佳的问题，提出改进意见。研究成果大致可归纳为以下几个方面： 1.研究了基于高精度旋转台的点云配准技术，提出了利用拟合直角平面求交线的方法标定转台中轴线，并详细分析了利用旋转台进行多视角点云配准的结果。 2.分析了点云模型主体与头部和底部配准的技术难点，并根据模型自身特点，提出了利用点云最小有向包围盒变换的方法，完成点云的初始配准，为点云模型的精确配准提供良好的初始位姿。 3.分析了经典ICP算法在点云精确配准方面的优缺点，从应用角度，提出了ICP算法的改进算法，采用特征点过滤策略，提高了配准精度、减小了运算量，提高了运算速度。采用C++语言，编程实现了基于面向对象思想的点云配准方案。综上所述，本文提出一种面向全自动三维扫描系统的多视角三维数据自动配准方案。对于待扫描模型，利用单轴高精度转台获取从不同角度扫描的点云数据。首先使用一种快速简单的方法求解转台中轴，利用中轴将多片点云拼合得到模型主体。再通过点云包围盒变换，完成点云的初始配准。通过改进的ICP算法完成点云的精确配准。

关键词：三维配准 ICP算法最小包围盒融合算法

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基于局部样本曲面逼近的点云刚性配准方法

基于局部样本曲面逼近的点云刚性配准方法

作者：尹逊刚山东理工大学

学位级别：硕士

随着计算机辅助制造技术的发展,逆向工程得到了越来越广泛的应用。如何将同一模型不同视角的采样数据变换到同一坐标系下,形成完整的数字模型,即扫描点云的配准,是逆向工程技术中的核心环节。扫描数据的配准的精度也影响着后续样点法向... 详细信息

随着计算机辅助制造技术的发展,逆向工程得到了越来越广泛的应用。如何将同一模型不同视角的采样数据变换到同一坐标系下,形成完整的数字模型,即扫描点云的配准,是逆向工程技术中的核心环节。扫描数据的配准的精度也影响着后续样点法向估计、特征识别、曲面重建的质量。但是,目前的配准方法普遍存在着粗配准效率较低,精配准收敛速度较慢、收敛误差偏大等问题,因此,本文重点围绕逆向工程中点云配准所存在的这些问题,对如何提高粗配准效率,提高精配准精度进行了深入系统的研究,提出了基于点云最小包围盒实现粗配准,点--移动最小二乘曲面的精配准方法,取得的主要进展如下:1.为提高粗配准的计算效率,本文提出一种最小包围盒的快速求解方法,基于最小包围盒实现粗配准。通过对采样点集的非特征区域进行大幅简化,并将简化后点集的最小包围盒作为求解原始采样点集最小包围盒的定位空间,以该空间下的最小轴向包围盒作为原始采样点集的最小包围盒。结果表明,该算法在保证包围盒求解精度的前提下显著提高了求解效率,基于最小包围盒实现两视角点云的粗配准,避免了迭代过程,为后续的精配准提供了良好的初始位姿。2.为提高精配准中对应点对的精确性,本文通过对前人基于经验公式的移动最小二乘曲面重建紧支半径的计算方法进行改进,提出一种自适应移动最小二乘曲面重建算法。通过采用主元分析的方法将移动最小二乘曲面重建的紧支半径向局部样本的主元方向扩展,实现曲面重建的自适应调节,并采用移动立方体算法提取等值面,重建出模型曲面。自适应重建出的曲面比原始移动最小二乘重建曲面精度更高,算法适应性更强,将该算法应用于扫描数据的配准,提高了对应点对的精确性和配准的精度。3.本文提出了点—移动最小二乘曲面的精确配准方法。通过对目标点云的局部样本构造自适应的移动最小二乘曲面,以源点云中的特征点到局部移动最小二乘曲面的最近点作为匹配点对,并定义匹配点对的可信度函数对初始匹配关系进行过滤,最后采用奇异值分解方法求解变换矩阵。最终试验结果表明,该算法配准精度相比经典ICP算法更高,收敛时间仅为ICP算法的30%左右,基于点面匹配,算法的稳定性更强。

关键词：最小包围盒移动最小二乘最近点迭代刚性配准权函数

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木制产品原材料切割过程规划与成本估算

木制产品原材料切割过程规划与成本估算

作者：袁康江西理工大学

学位级别：硕士

在木制产品生产流程中,生产过程规划通常是一个复杂的问题。由于快速变化的订单需求和原材料无法控制的自然随机缺陷,难以使用过程总体规划模型来快速获取产品原材料切割参数和准确的削减计划,针对木制玩具制造初始切削过程形成的物料... 详细信息

在木制产品生产流程中,生产过程规划通常是一个复杂的问题。由于快速变化的订单需求和原材料无法控制的自然随机缺陷,难以使用过程总体规划模型来快速获取产品原材料切割参数和准确的削减计划,针对木制玩具制造初始切削过程形成的物料损失及其单位成本预测难这一实际问题,本文设计一个木制品原料自动化成本估算系统,实现快速识别产品特征、切割参数,并估算其单位成本,为企业生产决策提供支持。本文研究的木制品原料自动化成本估算系统包含图像处理模块、材料损耗模块和优化模块三个部分,图像处理是为了获得产品的维度尺寸长L、宽W、高H,随后将维度提交给材料损耗分析模块,材料损耗分析模块是计算在产品成型过程中各种不同的切割方法造成的木材损耗,同时计算出由于材料自身缺陷所造成的木材损耗的百分比;优化模块将搜索最低成本或最低材料浪费的切削参数;根据材料损耗模块得出的数据进行对比分析,得出最优的切割参数,并选定对应规格的板材。在图像处理模块中通过图像采集、图像分割、边缘检测与提取技术手段获取产品边缘轮廓,再最小包围盒(MBB)算法快速获取产品不同情况下的最小边框参数,再利用模糊逻辑算法的优化模块从大量的参数中获取最优切削参数(切割长度L和切削面积A),并确定该参数情况下最适合使用的原料板材,实现产品的最小单位成本和最低材料损失,再通过成本估算模块计算对应的材料损耗和单位成本。本文针对原材料存在的自然随机缺陷客观存在条件下,提出使用模糊逻辑模型确定产品切割参数,通过实验证明所采用的模糊逻辑方法比企业目前使用的参数方法以及其他研究中使用的全回归模型,逐步回归模型方法更能够准确进行预测产品单位成本和物料损耗。本研究系统使用Matlab编译各执行模块的程序源代码。

关键词：过程规划图像处理最小包围盒模糊逻辑成本估算