1、点云重建三角网格 摘 要 逆向工程技术是随着数据采集技术和计算机技术的进步而迅速发展起来的 一门新兴的产品设计技术。 它改变了原有 CAD(ComputerAided Design)系统从点、 线、面或者特征到实体的几何造型方式，降低了设计过程对设计者的高度依赖， 为产品快速开发和快速原型制造提供了新途径，具有相当广泛的应用前景。作为 逆向工程重要分支的曲面重塑技术，通常是通过采集实体表面离散点集(点云) 的坐标数据，利用一定的算法策略重塑出该点云所表达的几何实体的技术。而通 过重塑所得到的曲面不仅要求是该离散点云的插值或者逼近结果， 同时要求保证 其在几何和拓扑上的正确性。 本文对曲面重塑相
2、关领域现有的各种理论方法做了研究。在介绍了 Delaunay 重建法、区域扩张重建法、基于隐式曲面重建法和基于统计学重建法 等的基本上，通过 MATLAB 设计语言，对点云重建三角网格进行了仿真分析，取 得了很好的效果。 关键词：点云；三角网格；MATLAB 1 绪论 1.1 本文研究背景 逆向工程（Reverse Engineering，RE） ，也称反求工程，可以简单地定义为“理 解原始的设计意图和机制” ，包括形状、材料、工艺等诸多方面。目前有关逆向工程 的研究和应用大多数针对实物模型的几何形状的反求，在这个意义下，逆向工程是根 据已有实物模型的坐标测量数据，重新建立实物的数字化模型，而
3、后进行分析、加工 等处理。这里的实物模型可以是机械产品、人体、动植物、艺术品、地形地貌等等， 通过实物模型产生其数字化模型，可以充分利用数字化的优势，提高设计、制造、分 析的质量和效率，并适应智能化、集成化、并行化、网络化的产品设计制造过程中的 信息存储与交换。 逆向工程将现代坐标测量设备作为产品设计的前置输入装置和原型 或产品制造后的检测手段，与快速原型制造(Rapid Prototype Manufacture，RPM)、计 算机辅助设计与制造(CAD/CAM)相结合并形成产品设计制造的闭环系统，将有效提 高产品的快速响应能力，丰富几何造型方法和产品设计手段，其关键技术还可用于其 他许多领
4、域，从而拓宽计算机辅助建模的应用。 而在逆向工程中， 通过对被测对象进行三维扫描得到的数据， 我们称为点云数据， 而点云数据又被人们分为以下几种： （1）网格化点云：点云中所有的点都与参数域中一个均匀网格的顶点对应。将 CMM、激光扫描系统、投影光栅测量系统及立体视差法获得的数据经过网格化插值 后得到的点云即为网格化点云。 （2）散乱点云：散乱点云是指测量点无组织规律，散乱分布，通常随机扫描方 式下的 CMM、激光点测量等系统的点云呈现散乱状态。 （3）多边形点云：测量点分布在一系列平行平面内，用小线段将同一平面内距 离最小的若干相邻点依次连接可形成一组有嵌套的平面多边形。 这样形成的点云称为 多边形点云。 （4）扫描线点云：点云是成扫描线状排列的，扫描线上所有的点都位于扫描平 面内。CMM、激光点三角测量系统沿直线扫描的测量数据和线结构光扫描测量数据 呈现该特征。 1.2 本文研究意义 近年来，随着坐标测量设备的发展，人们能够方便地获得包含几十万、数百万甚 至更多的数据点，但同时由于数据量大、测量时人工干预的少、测量更为复杂的任意 拓扑的模型比较困难，这些都给逆向工程提出了新的挑战。
