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工业级三维扫描仪网格后处理算法和技巧

2022-04-02

    工业级三维扫描仪三角网格获取方式,一是通过扫描得到三维点云数据再进行三角化;二是通过连续曲面离散化,如CAD曲面三角剖分;三是对体数据或者隐函数的等值面提取;四是通过计算机视觉方法获得(比如通过多角度图像重建)。

    消费级三维扫描仪三角网格存在的问题:通常情况下,这些模型往往存在数据量大,网格数据差等缺点,难以直接用于比如纹理贴图、有限元分析、计算机动画、3D打印等对网格质量要求很高的应用场景中。

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    三维扫描仪输出三角网格质量评价:三维扫描仪输出的三角网格质量评价主要包括:逼近误差、网格几何质量、网格拓扑质量。逼近误差:重新网格化前和重新网格后的两个网格之间,它们的偏差要尽可能小;网格几何质量:最大角度、最小角度、内外半径比。

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    检测分析:ACD三角剖分

    三维扫描仪网格质量,最大角度:具有较大钝角的三角形往往较为狭长,因此三维扫描仪软件在重新网格化过程中,可以采用最小化最大角的方式来优化网格质量,此时最大角度可以作为度量网格质量好坏的标准。

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    三维扫描仪输出网格,最小角度:实践表明,三角形的最小角度直接影响数值模拟的稳定性,要求最小角最大化。内外半径比:可以证明,三角形的外接圆半径与内接圆半径的比值,在当三角形为正三角形时取得最小值。

    三维扫描仪输出网格质量评价,网格拓扑质量:不规则网格、半规则网格和规则网格。顶点价:和一个顶点相连的边数为顶点的度数。如果三维扫描网格一个非边界顶点的度数为6或者边界顶点的度数为4,则该顶点为规则顶点,反之则为不规则顶点。

    三维扫描仪软件算法,重新网格化定义,输入一个三角网格,在保持拓扑信息不变的前提下,对输入网格进行重采样并且网格化,以满足不同三维扫描建模需求。三维扫描仪软件重新网格化方法:局部操作法、delaunay插入法、参数化法、流场网格化法、CVT及其变种法和蓝噪声网格化法。

    三维扫描仪网格优化,局部几何操作法:通过系列局部几何操作,对输入网格进行重采样,生成一个高质量的输出三角网格。在三角网格的高曲率区域处,三角形小、密集分布,而在低曲率区域处,三角形大、稀疏分布。

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