三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)研究

目 錄
第一部分
第1章 點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理概述 002
1.1 引言 002
1.2 三維點(diǎn)云數(shù)據(jù) 003
1.2.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取 003
1.2.2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的類型 004
1.2.3 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式 005
1.2.4 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特征 006
1.3 點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理算法 007
1.3.1 點(diǎn)云去噪算法 007
1.3.2 點(diǎn)云簡(jiǎn)化算法 008
1.3.3 點(diǎn)云配準(zhǔn)算法 010
1.3.4 點(diǎn)云分割算法 012
1.3.5 點(diǎn)云模型檢索算法 013
1.4 點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 014
1.5 本章小結(jié) 015
本章參考文獻(xiàn) 016
第二部分
第2章 特征保持的點(diǎn)云去噪算法 024
2.1 引言 024
2.2 基于張量投票的初始粗去噪 025
2.2.1 計(jì)算張量投票矩陣 025
2.2.2 初始粗去噪算法的步驟 025
2.3 基于曲率特征的精去噪 027
2.3.1 計(jì)算曲率 027
2.3.2 精去噪算法的步驟 028
2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 029
2.4.1 公共點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型去噪 029
2.4.2 文物點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型去噪 032
2.5 本章小結(jié) 035
本章參考文獻(xiàn) 035
第三部分
第3章 基于信息熵和聚類的點(diǎn)云簡(jiǎn)化算法 038
3.1 引言 038
3.2 基于信息熵的初始粗簡(jiǎn)化 039
3.3 基于改進(jìn)KMC的精簡(jiǎn)化 040
3.3.1 傳統(tǒng)KMC算法 040
3.3.2 改進(jìn)KMC算法 040
3.4 簡(jiǎn)化算法的評(píng)價(jià)指標(biāo) 041
3.4.1 簡(jiǎn)化率 041
3.4.2 簡(jiǎn)化精度 042
3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 042
3.5.1 公共點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型簡(jiǎn)化 043
3.5.2 文物點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型簡(jiǎn)化 044
3.6 本章小結(jié) 046
本章參考文獻(xiàn) 046
第4章 基于點(diǎn)重要性判斷的點(diǎn)云簡(jiǎn)化算法 048
4.1 引言 048
4.2 點(diǎn)重要性計(jì)算 048
4.2.1 特征算子計(jì)算 049
4.2.2 特征算子融合 049
4.3 基于八叉樹的非特征點(diǎn)簡(jiǎn)化 050
4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 051
4.4.1 公共點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型簡(jiǎn)化 051
4.4.2 文物點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型簡(jiǎn)化 053
4.5 本章小結(jié) 056
本章參考文獻(xiàn) 056
第5章 基于柵格劃分和曲率分級(jí)的點(diǎn)云簡(jiǎn)化算法 058
5.1 引言 058
5.2 基于權(quán)值的初的簡(jiǎn)化 059
5.2.1 構(gòu)造點(diǎn)云長(zhǎng)方體包圍盒 059
5.2.2 劃分點(diǎn)云空間結(jié)構(gòu) 059
5.2.3 計(jì)算柵格權(quán)值 060
5.3 基于曲率分級(jí)的精確簡(jiǎn)化 060
5.3.1 計(jì)算平均曲率 061
5.3.2 曲率分級(jí) 062
5.4 本章點(diǎn)云簡(jiǎn)化算法的步驟 062
5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 063
5.5.1 公共點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型簡(jiǎn)化 063
5.5.2 文物點(diǎn)云簡(jiǎn)化 065
5.6 本章小結(jié) 069
本章參考文獻(xiàn) 069
第四部分
第6章 基于正態(tài)分布和曲率的層次化點(diǎn)云配準(zhǔn)算法 072
6.1 引言 072
6.2 基于改進(jìn)NDT的粗配準(zhǔn) 073
6.2.1 NDT算法 073
6.2.2 改進(jìn)的NDT算法 074
6.3 基于曲率ICP的精配準(zhǔn) 075
6.3.1 ICP算法 075
6.3.2 基于曲率的ICP算法 076
6.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 078
6.4.1 公共點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型配準(zhǔn) 078
6.4.2 顱骨點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型配準(zhǔn) 080
6.5 本章小結(jié) 082
本章參考文獻(xiàn) 083
第7章 基于特征點(diǎn)和改進(jìn)ICP的點(diǎn)云配準(zhǔn)算法 084
7.1 引言 084
7.2 基于特征點(diǎn)的粗配準(zhǔn) 085
7.2.1 特征點(diǎn)提取 085
7.2.2 粗配準(zhǔn)算法的步驟 086
7.3 基于改進(jìn)ICP的精配準(zhǔn) 087
7.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 088
7.4.1 公共點(diǎn)云配準(zhǔn) 088
7.4.2 文物碎片點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型匹配 090
7.5 本章小結(jié) 093
本章參考文獻(xiàn) 094
第8章 基于特征區(qū)域劃分的點(diǎn)云配準(zhǔn)算法 096
8.1 引言 096
8.2 特征點(diǎn)提取 097
8.3 基于區(qū)域劃分的粗配準(zhǔn) 098
8.3.1 特征點(diǎn)區(qū)域劃分 098
8.3.2 區(qū)域配準(zhǔn) 098
8.4 基于閾值約束ICP的精配準(zhǔn) 100
8.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 101
8.6 本章小結(jié) 104
本章參考文獻(xiàn) 104
第9章 基于降維多尺度FPFH和改進(jìn)ICP的點(diǎn)云配準(zhǔn)算法 107
9.1 引言 107
9.2 降維多尺度FPFH 108
9.2.1 FPFH的原理 108
9.2.2 多尺度FPFH 109
9.2.3 多尺度FPFH的降維 109
9.3 基于降維多尺度FPFH的粗配準(zhǔn) 110
9.4 基于改進(jìn)ICP的點(diǎn)云精配準(zhǔn) 111
9.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 112
9.5.1 公共點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型配準(zhǔn) 113
9.5.2 文物碎片點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型匹配 114
9.6 本章小結(jié) 116
本章參考文獻(xiàn) 117
第五部分
第10章 基于改進(jìn)隨機(jī)抽樣一致的點(diǎn)云分割算法 120
10.1 引言 120
10.2 RANSAC點(diǎn)云分割算法 121
10.2.1 RANSAC算法原理 121
10.2.2 RANSAC算法缺點(diǎn) 122
10.3 改進(jìn)的RANSAC點(diǎn)云分割算法 122
10.3.1 K-D樹與半徑空間密度 123
10.3.2 改進(jìn)初始點(diǎn)選取 123
10.3.3 判斷準(zhǔn)則的設(shè)計(jì) 124
10.3.4 面片合并 124
10.4 本章點(diǎn)云分割算法步驟 125
10.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 126
10.6 本章小結(jié) 128
本章參考文獻(xiàn) 128
第11章 基于SVM和加權(quán)RF的點(diǎn)云分割算法 129
11.1 引言 129
11.2 基于SVM的點(diǎn)云粗分割 130
11.2.1 點(diǎn)云特征提取 130
11.2.2 基于混合核函數(shù)的SVM 132
11.2.3 基于SVM的粗分割算法步驟 133
11.3 基于加權(quán)RF的點(diǎn)云精分割 133
11.3.1 RF 133
11.3.2 加權(quán)RF 134
11.3.3 基于權(quán)重的決策樹投票法 136
11.3.4 基于加權(quán)RF的精分割算法步驟 137
11.4 點(diǎn)云分割算法的評(píng)價(jià)指標(biāo) 137
11.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 138
11.5.1 ModelNet 40點(diǎn)云分割 138
11.5.2 Semantic 3D點(diǎn)云分割 140
11.5.3 文物點(diǎn)云分割 142
11.6 本章小結(jié) 145
本章參考文獻(xiàn) 145
第六部分
第12章 基于特征融合的點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型快速檢索算法 150
12.1 引言 150
12.2 特征計(jì)算 151
12.2.1 曲率特征 151
12.2.2 法向夾角 152
12.3 特征融合 153
12.4 基于融合特征匹配的檢索 154
12.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 155
12.6 本章小結(jié) 158
本章參考文獻(xiàn) 158
第七部分
第13章 點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理技術(shù)在文物修復(fù)中的應(yīng)用 160
13.1 引言 160
13.2 特征參數(shù)計(jì)算 161
13.2.1 點(diǎn)到鄰域點(diǎn)的平均距離 161
13.2.2 點(diǎn)到鄰域重心的距離 162
13.2.3 曲率及鄰域法向夾角平均值 162
13.2.4 4個(gè)特征參數(shù)融合 163
13.3 基于尺度ICP的特征點(diǎn)集匹配 164
13.4 文物碎片匹配算法的步驟 165
13.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 166
13.6 本章小結(jié) 170
本章參考文獻(xiàn) 170
第14章 點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理技術(shù)在顱面復(fù)原中的應(yīng)用 172
14.1 引言 172
14.2 孔洞輪廓線的提取和分類 173
14.3 輪廓線的擬合和表示 174
14.3.1 輪廓線的擬合 174
14.3.2 輪廓線的表示 175
14.4 輪廓線匹配 176
14.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 177
14.6 本章小結(jié) 179
本章參考文獻(xiàn) 180
后記 182