2005年9月农机化研究第5期用ImageWare实现缺损点云的曲面重构张景涛，卢章平(江苏大学图形技术研究所，江苏镇江212013)摘要：针对有缺损的点云数据，提出了在逆行：】程软件ImageWare平台下进行曲而重构的途径；介绍了运用逆向【：程技术进行CAD模型设计的操作流程；用平行而截取点云数据，拟合出曲线线条；通过对曲线条的桥接，利用完整的曲线条重构出曲面。关键词：业技术；逆向工程；理论研究；缺损点云；数据分割；曲面重构．中图分类号：TB21文献标识码：A文章编号：1OO3—188X(2005)05-0090-031引言在逆向工程技术中，往往是先对零件进行数字化处理，以得到其点云数据，之后通过对点云数据的处理，完成零件的CAD造型。然而，在有的情况下，由于零件原型的唯一性、原型的表面存在着缺陷以及扫捕设备本身的局限性和不可完美性，导致得到的点云数据很可能有缺损(图1所示为一零件表面扫描后的点云数据，其中显示了两处缺损面，它的缺损有其不可避免的一面)。这里的缺损既指数据丢失造的缺少，也包含南外部原因造成的数据不真实。图1零件的点云数据笔者从一有缺损的点云数据人手，经过点云预处理后，对点云数据进行分割。为此，把缺损面分割在了同一张点云片中，这样在以后的lT作中，就可以仅研究有缺损的分割点云片。对于此缺损的点云数据，笔者用平行的截面来截取，形成一系列的点云线条，其中含有由于数据缺损而造成的断开了的线条：接下来，笔者将点云线条拟合成曲线，再将断开的线条桥接，即形成完整的线条列，随后根据线条列形成曲面。．2测量数据预处理在实际扫描过程中，南于环境和原型本体特征的影响，使点云数据不可避免地受到噪音污染。为了获得完整、正确的测量数据，以方便后续的造型_T作，需要对测量数据进行预处理，主要包括格式转换、数据过滤及平滑处理、数据精减及插补等。在造型之前还要进行的一个重要作是数据分割(PointSDataSegmentation)。数据分割时，根据组成实物外形曲面的类型，将属于同一子曲面类型的数据成组，这样全部数据将划分成代表不同曲面类型的数据域，为后续的曲面模型重建提供方便。针对于有缺损的点云数据，在分割时还廊照顾到缺损部分，笔者把缺损部分的数据分在同一个点云片中，这样就没有让分割线穿过缺损区域。隔离出的包含缺损部分的点云片如图2所示。图2分割出的点云片3曲面模型重建及质量分析昙：2004-1‘、啦_卜f击．^+fF一、3．1曲面重建1980iliai1作者简介：张景涛(一)，男。河南郑州人。硕士生。(E一)genty07,06~126．com。ImageWare作为EDS的逆向T程造型软件，具．9O．维普资讯http://www.cqvip.com2005年9月农机化研究第5期有强大的测量数据处理、曲面造型和误差检测功能，可以处理几万至几百万的点云数据。根据这些点云数据构造出A级曲面(CLASSA)，具有良好的品质和曲面连续性，在曲率和配对面相切方面受到完全的控制⋯。经过前期的预处理工作，得到的是经过去噪等处理后的点云数据。为了实现缺损处点云的曲面重建，就必须将缺损处的数据重现。对于通过扫描设备得到的点云数据，可以使用曲线插值补充法来完成修补。首先利用已得到的测量数据拟合得到截面曲线，根据曲面的几何形状，利用曲线编辑功能，选择曲线切向延拓、抛物线延拓和弦向延拓等不同方式，将曲线延拓通过需插补的区域，然后再离敞曲线形成点列，补充到空白区域。在逆向T程软件ImageWare中，依据所得的数据点，可以力‘便地实现曲面的造犁。另外，如果点云是有规则的数据，缺损部分的重建就变得非常容易。此时完全可以避开缺损体，直接用平行截面对该数据进行切割，剔除有中断的点云线条(囚为表面是规则的曲面，缺损体数据的损失对规则体的整体形状影响甚小)，留下连续的点云线条。南于曲面的规则性，可南这些连续的线条构建出曲面外形。笔者在这里研究的是不规则的点云数据(如图2所示)。要处理该缺损的点云数据，先对该数据进行CroSSSeCtion，采用Paralle1方式得到如图3所示的点云线条(该线条是截面上的点云数据)。■图3点云线条此时，可以发现有些线条是断开的，断开的地方就是由于数据缺损而造成的：对于不规则点云，断开的线条不能丢失，需要将其桥接并拟...
