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三维扫描技术的点云曲面建立

更新时间: 2020-04-02 10:28:11  查看次数: 352    

尽管可以使用光线追踪算法渲染产生重建后的视觉效果,为操作者提供实时的反馈。研发的三维扫描软件,目的是为3D打印服务,必须能够将点云重建为实体,输出重建后的三角形网格模型。移值了PCL提供的移动立方体算法并对其进行了分析、扩展,对KinectFusion算法生成的均匀分布的TSDF点云进行了等值面的提取,生成了三角形网格模型,输出了包含法线信息的三角形网格数据。


移动立方体算法(MC算法)是一种经典的等值面生成算法,常用来对规则的三维数据场进行等值面抽取,它采用分而治之的方法,将等值面的抽取限制在物体单个体素内进行,通过遍历每个体素并连接这些等值面,从而逼近物体的实面,完成数据的重建。


移动立方体算法的基本原理基于如下假设:每个体素被等值面切割的方式是有限的。对于任意一个体素的8个顶点,每个顶点相对于等值面的位置,只有"上"、"下"两种可能,即该顶点可能位于等值面上方或等值面下方。因此等值面可256种不同的方式切割体素,考虑旋转对称性以及顶点的互补对称性,可以将切割方式简化为15种。但若仅依据15种简化后的模型进行等化面提取,由于二义性的存在,可能会导致孔洞产生,因此在程序设计中,直接采用Cory Gene Bloyd设计的索引表,通过查表的方式判断等值面的切割情况。


KinectFusion算法的点云融合部分,基于空间三维网格中存放的TSDF值,并通过加权平均的方法将新的数据融合到全局数据中,此外,新加入的数据可以填补全局数据中缺失的部分,因此,对某些关键帖进行重复采样,可以提高最终结果的质量。