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工業(yè)級三維掃描儀網格后處理算法和技巧

2022-04-02

    工業(yè)級三維掃描儀三角網格獲取方式,一是通過掃描得到三維點云數(shù)據再進行三角化;二是通過連續(xù)曲面離散化,如CAD曲面三角剖分;三是對體數(shù)據或者隱函數(shù)的等值面提?。凰氖峭ㄟ^計算機視覺方法獲得(比如通過多角度圖像重建)。

    消費級三維掃描儀三角網格存在的問題:通常情況下,這些模型往往存在數(shù)據量大,網格數(shù)據差等缺點,難以直接用于比如紋理貼圖、有限元分析、計算機動畫、3D打印等對網格質量要求很高的應用場景中。

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    三維掃描儀輸出三角網格質量評價:三維掃描儀輸出的三角網格質量評價主要包括:逼近誤差、網格幾何質量、網格拓撲質量。逼近誤差:重新網格化前和重新網格后的兩個網格之間,它們的偏差要盡可能?。痪W格幾何質量:最大角度、最小角度、內外半徑比。

圖片2.jpg

    檢測分析:ACD三角剖分

    三維掃描儀網格質量,最大角度:具有較大鈍角的三角形往往較為狹長,因此三維掃描儀軟件在重新網格化過程中,可以采用最小化最大角的方式來優(yōu)化網格質量,此時最大角度可以作為度量網格質量好壞的標準。

圖片3.jpg

    三維掃描儀輸出網格,最小角度:實踐表明,三角形的最小角度直接影響數(shù)值模擬的穩(wěn)定性,要求最小角最大化。內外半徑比:可以證明,三角形的外接圓半徑與內接圓半徑的比值,在當三角形為正三角形時取得最小值。

    三維掃描儀輸出網格質量評價,網格拓撲質量:不規(guī)則網格、半規(guī)則網格和規(guī)則網格。頂點價:和一個頂點相連的邊數(shù)為頂點的度數(shù)。如果三維掃描網格一個非邊界頂點的度數(shù)為6或者邊界頂點的度數(shù)為4,則該頂點為規(guī)則頂點,反之則為不規(guī)則頂點。

    三維掃描儀軟件算法,重新網格化定義,輸入一個三角網格,在保持拓撲信息不變的前提下,對輸入網格進行重采樣并且網格化,以滿足不同三維掃描建模需求。三維掃描儀軟件重新網格化方法:局部操作法、delaunay插入法、參數(shù)化法、流場網格化法、CVT及其變種法和藍噪聲網格化法。

    三維掃描儀網格優(yōu)化,局部幾何操作法:通過系列局部幾何操作,對輸入網格進行重采樣,生成一個高質量的輸出三角網格。在三角網格的高曲率區(qū)域處,三角形小、密集分布,而在低曲率區(qū)域處,三角形大、稀疏分布。

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