基于逆向工程的玩偶三维曲面模型重构技术
基于逆向工程的玩偶三维曲面模型重构技术摘要：本文研究了应用ug软件对“点云”数据进行曲面重构的过程：扫描线的生成、扫描线的排序、曲面裁剪和曲面的拼接直至曲面的构成，提出了一种先平面裁剪后拼接融合的多个小平面拼接方法，可使多个曲面光滑地连接成为一体。
关键词：点云逆向工程三维曲面模型重构
一、引言
cad/cam技术的日益成熟，并与现代加工设备的有机结合，只要有了三维cad模型，就可实现对产品进的新设计和各种工程分析，结合产品开发的要求进而创造出新产品。
二、基于ug软件的玩偶曲面重构
在玩偶的曲面逆向工程中，玩偶曲面重构是设计玩偶cad模型构建的关键。这里重点以玩偶的点云数据为对象，对玩偶曲面的特征曲线进行重构，如图1所示。在对玩偶曲面的构建之前，首先对玩偶曲面构建进行规划，通过分析玩偶曲面的结构特征，可以将玩偶点云数据曲面的构建分为5部分：耳朵、脸、眼睛、嘴巴、鼻子，对这五个部分分别进行曲面构建后再进行拼合，如图2所示。在玩偶曲面的重构过程中，为了便于元素的选择，采取了将耳朵、脸、眼睛、嘴巴、鼻子分别建立在不同的层上，各自的特征线也归属于自己的层，这样便于玩偶各部分曲面重构方便操作。
（一）玩偶逆向建模曲线构建
三维重建综述
三维重建综述 三维重建方法大致分为两个部分1、基于结构光的（如杨宇师兄做的）2、基于图片的。这里主要对基于图片的三维重建的发展做一下总结。 基于图片的三维重建方法： 基于图片的三维重建方法又分为双目立体视觉；单目立体视觉。 A双目立体视觉： 这种方法使用两台摄像机从两个(通常是左右平行对齐的，也可以是上下竖直对齐的)视点观测同一物体，获取在物体不同视角下的感知图像，通过三角测量的方法将匹配点的视差信息转换为深度，一般的双目视觉方法都是利用对极几何将问题变换到欧式几何条件下，然后再使用三角测量的方法估计深度信息这种方法可以大致分为图像获取、摄像机标定、特征提取与匹配、摄像机校正、立体匹配和三维建模六个步骤。王涛的毕业论文就是做的这方面的工作。双目立体视觉法的优点是方法成熟，能够稳定地获得较好的重建效果，实际应用情况优于其他基于视觉的三维重建方法，也逐渐出现在一部分商业化产品上;不足的是运算量仍然偏大，而且在基线距离较大的情况下重建效果明显降低。 代表文章：AKIMOIO T Automatic creation of3D facial models1993 CHEN C L Visual binocular vison systems to solid model reconstruction 2007 B基于单目视觉的三维重建方法: 单目视觉方法是指使用一台摄像机进行三维重建的方法所使用的图像可以是单视点的单幅或多幅图像，也可以是多视点的多幅图像前者主要通过图像的二维特征推导出深度信息，这些二维特征包括明暗度、纹理、焦点、轮廓等，因此也被统称为恢复形状法（shape from X） 1、明暗度（shape from shading SFS） 通过分析图像中的明暗度信息，运用反射光照模型，恢复出物体表面法向量信息进行三维重建。SFS方法还要基于三个假设a、反射模型为朗伯特模型，即从各个角度观察，同一点的明暗度都相同的;b、光源为无限远处点光源;c、成像关系为正交投影。 提出：Horn shape from shading：a method for obtaining the shape of a smooth opaque object from one view1970(该篇文章被引用了376次) 发展：Vogel2008年提出了非朗伯特的SFS模型。 优势：可以从单幅图片中恢复出较精确的三维模型。 缺点：重建单纯依赖数学运算，由于对光照条件要求比较苛刻，需要精确知道光源的位置及方向等信息，使得明暗度法很难应用在室外场景等光线情况复杂的三维重建上。 2、光度立体视觉（photometric stereo） 该方法通过多个不共线的光源获得物体的多幅图像，再将不同图像的亮度方程联立，求解出物体表面法向量的方向，最终实现物体形状的恢复。 提出：Woodham对SFS进行改进（1980年）：photometric method for determining surface orientation from multiple images(该文章被引用了891次) 发展：Noakes：非线性与噪声减除2003年； Horocitz：梯度场合控制点2004年； Tang：可信度传递与马尔科夫随机场2005年； Basri：光源条件未知情况下的三维重建2007年； Sun：非朗伯特2007年； Hernandez：彩色光线进行重建方法2007年；
3D建模贴图实验报告
《摄影测量学》实验报告 实验序号：实验三实验项目名称：建筑三维建模贴图 学号1020022151 姓名张应芳专业、班10测绘工程1班实验地点工训2-307 指导教师何原荣老师实验时间2013年5月28日 一、实验目的 在3D max中建立的工商旅游学校新建教学用房的建筑三维模型的基础上，将拍摄的4个侧面和房顶的照片贴到已建成的三维建筑模型中。学会3D max进行建筑三维模型贴图的技术与方法。 二、实验设备（环境）及要求 硬件：CPU inter core(TM)2 duo，内存2GB，硬盘120GB 操作系统：Microsoft Windows XP SP3 制作软件：3D max、PS软件 三、实验过程与实验结果 （一）整体建模的分析与预处理 在已建立的工商旅游学校新建教学用房的建筑三维模型的基础上，结合拍摄的照片对整个模型的贴图进行整体的分析。其中主要为： 1.贴图材质照片的处理； 2.前视面的切割与贴图； 3.侧视面的切割与贴图； 4.贴图模块的阵列、镜像。 （二）女儿墙的再处理 在前一次的实验中，对于女儿墙的建立采用的是在6层楼多边形的顶部面插入一个0.2m宽度的多边形并挤出，但是因为挤出的多边形是环绕教学用房的外围的，所以会与屋顶梯间重叠，产生闪面的现象。所以在对三维模型进行贴图之前对女儿墙采用另外一种更简单的方法建立。 按“T”切换到俯视面，并隐藏CAD底图之外的其他部分。依次选择创建→图形→线，在底图上捕捉绘制样条线，以鼠标右键结束样条线的绘制。绘制线
完成之后，选择转换为可编辑样条线“”，在右编辑框命令栏中的几何体中将轮廓改为0.2m或者-0.2m(正负根据画线的方向以及实际需要而定)。 完成女儿墙的建模之后，根据其实际的位置，移动到建筑物的顶部。如图1所示。 图1 女儿墙处理 （三）多余面处理 在所建的模型中会存在一些多余的面，比如5层楼与6层楼重叠的部分，在整个模型的内部，对我们的建模以及视图显示没有用处，所以可以删除。选择相应所需删除的面元素，delete即可。如图2所示。
智能制造背景下的感知系统方案
智能制造背景下的感知系统 目录 摘要 (2) 智能感知技术 (2) 感知技术的必要性和紧迫性 (2) 基于人体分析 (3) 基于行为分析 (3) 基于车辆分析 (4) 基于图像分析 (4) 智能感知技术在不同领域的应用 (5) 我国发展感知信息技术具备有利条件 (6) 我国在发展感知技术方面的不足与改进方法 (7) 世界各国对于智能制造的发展动向 (7) 结束语 (9) 参考文献 (10)
摘要：当前，以移动互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等为代表的信息技术加速创新、融合和普及应用，一个万物互联智能化时代正在到来。感知信息技术以传感器为核心，结合射频、功率、微处理器、微能源等技术，是未来实现万物互联的基础性、决定性核心技术之一。尤其是，感知信息技术不同于传统的计算和通信技术，无需遵循投资巨大、风险极高、已接近物理极限的传统半导体的“摩尔定律”，而是在成熟半导体工艺上的多元微技术融合创新，即“More than Moore”/“超越摩尔”。 关键词：智能感知技术互联网 智能感知技术 首先，我们要知道的是什么是智能感知技术。所谓的智能感知技术就是重点研究基于生物特征、以自然语言和动态图像的理解为基础的“以人为中心”的智能信息处理和控制技术，中文信息处理；研究生物特征识别、智能交通等相关领域的系统技术。
当前，以移动互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等为代表的信息技术加速创新、融合和普及应用，一个万物互联智能化时代正在到来。感知信息技术以传感器为核心，结合射频、功率、微处理器、微能源等技术，是未来实现万物互联的基础性、决定性核心技术之一。尤其是，感知信息技术不同于传统的计算和通信技术，无需遵循投资巨大、风险极高、已接近物理极限的传统半导体的“摩尔定律”，而是在成熟半导体工艺上的多元微技术融合创新，即“More than Moore”/“超越摩尔”。 PC时期Wintel联盟垄断了整整20年，移动互联网时期ARM+安卓又形成了新一轮垄断。在如今的感知时代，“超越摩尔”是我国一个打破垄断束缚的难得历史机遇，如果加大在此领域的扶持力度，充分发挥已有的半导体产业基础和市场优势，有很大可能在未来智能时代实现赶超发展，抢占产业竞争制高点。 感知技术的必要性和紧迫性 其次，我们要重视感知技术的必要性和紧迫性。信息技术从计算时代、通讯时代发展到今天的感知时代经历了三个浪潮：PC的普及产生了互联网，智能手机的普及形成了移动互联网，今天传感器的普及将促成物联网。Gartner2014技术趋势报告显示，未来5—10年，物联网技术将达到实质生产高峰期，截至2020年，将有260亿台设备被装入物联网，这将引领信息技术迈向智能时代——计算、通讯、感知等信息技术的深度融合万物互联的时代。一个感知无所不在、联接无所不在、数据无所不在、计算无所不在的万联网生态系统，将全面覆盖可穿戴、机器人、工业4.0、智能家居、智能医疗、智慧城市、智慧农业、智慧交通等。如果把整个智能社会比作人体，感知信息技术则扮演着五官和神经的角色。 感知信息技术是未来智能时代的重要基础。智能时代，物联网、传感器会遍布在生活、生产的各个角落。据《经济学人》预测，到2025年城市地区每4平方米就会有一个智能设备。智能城市、智能医院、智能高速公路等将依靠传感器实现万物互连并自动做出决策；智能制造通过在传统工厂管理环节和生产制造设备之间部署以传感器为代表的一系列感知信息技术以实现自动化、信息化和智能化。一直以来，美国、德国、日本等国都非常重视感知信息技术的发展。美国早在1991年就将传感器与信号处理、传感器材料和制作工艺上升为国家关键技术予以扶持，近年来更是每年投入数十亿美元用于传感器基础项目研究。 感知信息技术领域将催生万亿级的市场。感知信息技术领域涉及材料、传感器设备、控制系统以及其上承载的数据增值开发和信息服务。智能手机和可穿戴设备的广泛普及应用，使传感器设备需求增势迅猛，而无所不在的传感器也将引发未来大规模数据爆炸，到2020年，来自传感器的数据将占全部数据的一半以上。大数据的充分利用和挖掘，还将不断催生新应用和新服务。预计到2020年相关的物联网产品与服务供应商将实现超过3000亿美元的增值营收，并且主要集中在服务领域。 发展安全可控的感知信息技术有利于保障国家经济社会安全。我国是网络大国，却不是网络强国，无论是芯片、操作系统，还是应用系统，受制于人的局面依然严峻。未来，在万
三维曲面重构方法分析
三维曲面重构方法分析 摘要：曲面重构是逆向工程中CAD建模中的重要组成部分，三维曲面的重构方法决定了获得的曲面精度与光滑性，直接决定了逆向工程的效果，文章针对逆向工程中的关键技术三维曲面的重构方法进行了分析与讨论。 关键词：曲面重构；逆向工程；三维曲面 逆向工程是在吸收现有技术优点的基础上进行更优化的再创造技术，是针对现有设计方案的再设计过程。设计师使用逆向工程技术能够从实物上获取该物体的三维数据，并生成数据模型，这样可以将数据模型与实体进行比较，从而得到两者之间的异同点。使得在设计新产品过程中起点更高，设计周期更短，获得成效更快。 1 曲面重构算法的分类 三维曲面的重构，首先要进行点云的采集，然后进行曲面重构，并且结合正逆向工程的软件，重新设计比较复杂的三维曲面，得到光滑的无误的实体模型，并应用3D点云对齐的方式对重构模型进行误差分析，以达到最佳的重构效果。 在进行逆向工程的过程中，最重要的一步是重新对实体进行三维曲面重构。这是因为产品的再设计、模型分析、虚拟仿真、加工制造过程等应用都需要根据三维数据模型来进行。三维数据模型越准确这些过程得到的结果也会越准确。要获得精确的数据模型，一方面需要良好的硬件设备和操作软件，另一方面与操作人员的熟练程度有很大的关系。这是一个复杂、繁琐、技术性强的过程，国内外的众多学者都针对如何快速、准确地实现模型重构进行了大量的实验与总结，得到了很多曲面重构的算法，现在常用的曲面重构算法根据曲面类型、数据来源、造型方式能分为： ①按点云类型可分为规则排序的点与不规则排序的点。 ②按数据来源可分为三坐标测量、软件造型、光学测量等途径。 ③按造型的方式可分为根据曲线生成曲面与根据曲面拟合实体模型。 ④按曲面表现形式可分为曲面边界表示、曲面四边B-样条表示、三角面片和三角网格表示的模型重构。通常，采用NURBS、有理B-样条、Bezier曲面来表示长方形区域面重构的自由曲面，而采用NURBS和三角域的拓扑结构来进行散乱点的自由曲面重构。 2 曲面重构的精度 在进行曲面重构前，必须先对数据模型的基本信息与要求进行了解。基本信息包括了实体的几何特征、构造特点等；应用要求包括了数据分析、产品制造、
三维模型特征提取算法
三维模型特征提取算法 一、特征提取需求由来 虚拟装配在CAD 建模领域使用广泛，Solidworks 、Pro/E、UG 等都有自己的零件装配程序模块，但是它们相互之间并不能进行直接的数据格式转换。比如：Solidworks 创建一个简单的零件直接用Pro/E 打开会丢失很多模型拓扑信息。STL 文件格式是通用的固体三维模型表示文件，常用CAD 软件都能打开。STL 文件是一种简单数据格式，其中只记录了模型的顶点和法向量（数据格式下一节具体介绍），大多数CAD 软件支持STL 文件格式的零件输出。然而，无论何种CAD 软件打开STL 文件之后，都难以读取模型的特征信息，甚至连模型的一个表面都选不中。在这种情况下，如果我们想把一大堆的STL 格式模型，加载到某款CAD 软件中进行装配，可能性几乎为零。在这种情况下，出现了对提取模型拓扑信息的需求。下面将详细介绍这种方法，并给出在OSG 场景中提取一个齿轮面的例子，供大家 二、基本概念三角形是三维引擎的基本绘制图元。任意一个三角形包括三个顶点和一个法向量（三 个顶点和一个法向量确定了一个最小单位的表面），无论是什么样子的三维模型都可以分解成三角形的组合。一个三维模型上的三角形并非独立存在，它们是有相互关系的，这些关系主要体现在两方面：（1）邻接关系（共边、共顶点）。（2）归一化法向量之间的夹角关系（法向量相等、法向量共面等等）。通过上述关系可以把三角形归类，从而组成不同的曲面。下面以平面和柱面为例对三角形组成的曲面进行介绍。定义一：模型中任意两个三角形存在公共边，则称两个三角形紧邻。定义二：模型中任意两个三角形存在公共顶点，则称两个三角形邻接。 定义三：如果存在一组三角形它们具有邻接关系（紧邻、邻接）并且归一化法向量全等则这一组三角形在同一个平面上。 定义四：如果存在一组三角形它们具有邻接关系（紧邻、邻接）并且归一化法向量处于某个平面上则这组三角形处在同一个柱面上。 定义五：归一化法向量，满足公式：关于其他形状的定义大家可以自己总结（如球面、圆柱面、圆锥面等等），这里只给出平面和一般柱面（多面体、圆锥面、圆柱面都是柱面）的定义。下面给出一个平面获取的例子： 粉红色区域为三角形组成的平面15 边形，法向量平行（归一化法向量相等）。在图形中可以看到，在模型的所有三角形中可以确定这样一组三角形，它们共同组成了粉红色区域，即在粉红色区域上取任意三角形作为起始，搜索模型中所有三角形能够确定一组与起始三角形归一化法向量相等且相邻。 三、特征提取算法介绍为了简洁起见，在此只讨论“曲面提取”算法，关于拉伸凸台等算法大家可以自己去推算，其实有了表面提取算法其他特征的提取也并不复杂。下面详细介绍这个算法。 算法定义：在模型的所有三角形中搜索满足邻接条件的、法向量满足特定数学方程的三角形集合。（本定义只能满足归一化法向量） 1、类定义如下：
数字化重建三维模型技术规范-
工厂数字化重建三维模型技术规范 南京恩吉尔工程发展研究中心 2014
目录 1 目标 (3) 2 范围 (3) 3 规范性引用文件 (3) 4 定义 (3) 4.1 建模对象 (3) 4.2 建模分类 (3) 4.3 建模区域 (3) 4.4 建模精度 (3) 5 建模范围 (4) 5.1 三维模型的建模范围 (4) 5.2 建模的功能分类与应用 (5) 6 建模精度要求 (6) 6.1 精度等级 (6) 6.2 专业建模描述 (7) 6.3 功能性建模 (8) 7 建模对象属性要求 (9) 7.1 一般对象属性 (9) 7.2 功能与属性的对照 (11) 8 装备拆解建模与建筑建模 (11) 8.1 装备建模 (11) 8.2 建筑建模 (12) 9 工厂信息采集及文档 (12) 9.1 建模文档及信息收集 (12) 9.2 三维扫描及场景照片 (13) 9.3 现场测绘及草图 (13) 9.4 工程变更信息收集 (13) 10 建模审查与交付 (14) 10.1 建模的中间审查 (14) 10.2 建模的终审与数字化交付 (14) 11 附件：资料收集一览表 (14)
1目标 工厂数模重建主要面向工厂的实际运营和维护需求的数字化，不同于三维工厂设计及建造建模，主要面向工厂建设和制造。而现代的数字化设计建造产生的数字化交付成果，可以通过迁移转换重用，还需要通过数字化的重建，补充大量的后续工厂数模信息，满足工程运维的数字化需求和大工厂物联网的大数据建设需求。 本规范适用于企业已建工厂的数字化重建工作。定义数字化三维模型重建工作中的建模类型、范围、编码规则、建模精度及模型属性等方面的要求和规则。 2范围 三维的数字化建模主要包括工厂的主装置区、辅助装置区、公用工程区、厂前区；以工厂的专属的站场、码头、管网、办公楼及辅助设施等。 3规范性引用文件 下列文件对于建模及信息收集应用是必不可少的。 ISO 15926（GB/T 18975）《工业自动化系统与集成及流程工厂(包括石油和天然气生产设施)生命周期数据集成》 GB/T 28170《计算机图形和图像处理可扩展三维组件》 HG/T 20519-2009《化工工艺施工图内容和深度统一规定》 4定义 4.1建模对象 指流程工厂模型的基本单元，如设备、管子、管件、结构、建筑、门、窗等。一个模型对象具有四类关键信息：唯一标识、几何属性、工程属性、拓扑关系（与其他模型对象间）。 4.2建模分类 三维工厂重建分为功能性建模和一般建模。 功能性建模：配合运维的管理功能要求，建立的符合一定功能需求的全息数模； 一般性建模：主要用于辅助管理功能要求的虚拟环境（如模型参考、信息索引、标识）的数模建模。 4.3建模区域 指按一定标准将工厂进行划分所得的空间分区（如装置区、功能区），区域间不可重叠。一般将以工程初始设计中的区域定义为准则。 4.4建模精度 建模精度按照一定的功能性需求分为：粗模、精模、全息模。分别在模型的尺寸及
三维建模 实验指导书
实验八十六 机械CAD 一、实验目的 1、了解三维CAD/CAM软件造型技术的基本原理，掌握构建几何模型的思路和方法。 2、掌握零件三维造型的基本操作。 3、掌握由零件构建装配体的基本方法和操作。 4、掌握由装配体或零件图进行工程图设计的基本方法和操作。 5、熟悉常用的三维CAD/CAM软件UG、SolidWorks、Pro/E、CATIA等软件环境和使用方法。 二、基本知识 1、三维CAD/CAM软件的功能 三维CAD/CAM软件根据功能不同分为综合集成型和单一功能型两种。 （1）综合集成型软件功能 综合集成型CAD/CAM支撑软件功能比较完备，综合提供三维造型、设计计算、工程分析、数控编程以及加工仿真等功能模块，综合性强、系统集成性较好。一般包括：CAD部分：三维造型（如图86-1），装配，工程图绘制； CAE部分：结构有限元分析，运动机构仿真分析（如图86-2），优化设计； CAM部分：数控编程（如图86-3），后处理，加工过程仿真； 用户开发工具：二次开发编程语言（UPL）或高级语言开发接口。 常用的综合集成型CAD/CAM软件有：UG、Pro/E、CATIA等。 （2）单一功能型软件功能 单一功能型软件主要支持产品设计或制造过程中的某个作业过程及相关操作，功能上相当于综合集成型CAD/CAM软件的某个模块。单一功能型软件完成任务单一、专业性处理能力强。三维设计CAD系统，主要完成三维造型、装配与工程图绘制，常用软件有SolidWorks、Solidedge等；数控编程软件有 MasterCAM、SurfCAM等；工程分析软件：动力学仿真分析主要有ADAMS等，有限元分析主要有ANSYS、ABAQUS、NASTRAN等。 图86-1 三维造型图86-2 构件运动分析图86-3 数控加工动态演示图 2、三维实体常见的表示方法 （1）体素构造几何法 体素构造几何法(Constructive Solid Geometry, CSG)在计算机内部通过基本体素和其运
曲面重构技术文档
由点云重构CAD模型的基本步骤包括：点云分块、点云切片、曲面重构、CAD模型。 1.点云分块 由于工程实际中原型往往不是由一张简单曲面构成，而是由大量初等解析曲面(如平面、圆柱面、圆锥面、球面、圆环面等)及部分自由曲面组成，故三维实体重构的首要任务是将测量数据按实物原型的几何特征进行分割成不同的数据块，使得位于同一数据块内的数据点可以一张特定的曲面来表示，然后针对不同数据块采用不同的曲面建构方案(如初等解析曲面、B-spline 曲面、Bezier曲面、NURBS 曲面等)进行曲面重建，最后将这些曲面块拼接成实体，它包括点集分割与曲面重建两部分。 为了实现点云的分块功能，同时也为了后续曲线拟合中重要点的选取工作，我们建立了图元的拾取模块。它包括多边形拾取、矩形拾取、点选三个小的部分，运用此模块我们可以利用鼠标对空间点云进行任意的分割和提取。 多边形拾取与矩形拾取类似，都是在视图上确定一个选择区域，然后根据视图上的图形是否完全落在这个选择区域中来决定视图上的图形是否被选取。由于我们针对的对象是三维空间中的图元，因此在视图窗口中所确定的区域实际上是一个矩形体或者多面体，所拾取的图元是位于这个体中的对象。问题的关键在于如何确定图元是否位于矩形体或多面体中。 基于OpenGL的拾取机制很好的解决了这个问题。物体的实际坐标经模型视图变换、投影变换、视口变换后显示为屏幕上的一点，OpenGL的gluUnProject（）可以做该过程的逆变换，即根据已知屏幕上点的二维坐标以及经过的变换矩阵可求出该点变换前在三维空间的坐标位置，但需要事先给定二维屏幕坐标的深度坐标。考虑OpenGL的投影原理，将0.0和1.0作为前后裁剪面的深度坐标。因此两次调用gluUnProject()可得到视图体前后裁剪面上的两个点，也就是屏幕上点的两个三维坐标。 对于矩形拾取而言，判断点是否位于矩形体中比较简单，可以选取每个空间点，判断点的坐标是否位于矩形盒三个方向的极限范围内，如果满足条件，则可认为该点符合条件，被拾取到了，并高亮显示。对于多边形拾取而言，我们借助面的法矢进行判断，对于任意空间点p，首先计算出各个面的外法矢n，然后在每个面任选一点v与p构成向量pv,如果对于多边形的每个面恒有n*pv >0,则可认为该点位于多边形的内部，当然也可利用射线法进行判断，从该点出发,作任意方向的一根射线,考察此射线与三维物体各面的交点数,如果总数=0或其它偶数,则在三维物体之外,如果总数为奇,则在三维物体之内。点选相对比较简单，对鼠标点击点向各个方向各扩展一定距离，构成一个矩形，然后按照矩形拾取的原理进行判断。需要注意的是上述三种方法不可避免的会出现透视方向的重叠点，必须根据到前裁剪平面的距离进行取舍。下面分别给出一些简单的例子。 多变形拾取 在多边形拾取对话框中我们可以根据操作的类型选择是对网格还是点云进行拾取，同时所保留的区域（多边形内、外、或者同时）也可进行选择。基本操作步骤为：左键点击多边形按钮开始选择，在点云中左键单击作为多边形顶点，同时开始绘制，点击Apply结束多边形绘制，同时高亮显示拾取点云。
bim3d建模实验报告
bim3d建模实验报告 1、实验名称 Revit综合建模实验 二、实验目的综合使用各类Revit建模方法 三、实验内容使用Revit软件对一个完整的建筑物进行三维建模 4、实验设备计算机、Revit软件1套 5、实验步骤新建项目点击软件左上角图标，依次点击“新建门式钢架即完成。 图5-5 绘制墙体 0 1、切换至“室外标高”视图，单击“建筑”选项卡“构建”面板中的“墙”工具，在左侧实例属性栏墙体类型下拉栏选择相应的墙体类型，选择墙体的底部限制条件为“室外标高”，顶部约束为“直到标高：梁底标高”。如下图6-1所示。 02、在视图区域单击鼠标左键，作为起点，沿墙体所在位置的轴线进行绘制，再次单击鼠标右键作为终点，按下Esc键，结束墙体的绘制。依次绘制出油化库四周的墙体。 图6-1创建门窗门和窗的插入方法是很简单的操作，难点在于如何创建项目中特有的门窗。在此介绍如何插入门窗和调整门窗的位置，对于项目中如何创建各种门窗族的操作在后期将做出详细介绍。
1、在平面视图中，单击“建筑”选项卡中“构建”面板下的“门”工具，在左侧实例属性的下拉列表中选择对应的门类型。 02、移动鼠标光标至墙体上，出现门的平面轮廓时即可在此处单击插入门。如果门的开启方向不符合要求，在选中门的状态下，可以按空格键调整门的开启方向，或者按下图7-1所示，使用门的“开启方向调节箭头”进行调整。 图7-1 03、调整门的位置。选择门，在出现的临时标注尺寸中单击标注文字，修改尺寸，门会在尺寸的驱动下改变位置。 04、窗户的插入方法与门相同。 依次完成所有门窗的插入。创建屋面此建筑为单层建筑，无楼板层，将直接以屋顶命令创建屋顶，虽然Revit提供了专门创建屋顶的工具，但屋顶也可以用楼板命令来完成，需要注意的是，楼板是以绘制标高为基准向下生成的，而屋顶是向上生成的。 1、双击“项目浏览器”中的“梁顶标高”，打开楼层平面视图。 02、单击“建筑”选项卡中“构建”面板下的“屋顶”工具下拉列表中的“迹线屋顶“，用草图线绘制出屋面的边界，如下图8-1所示。 图8-1 03、框选上下两段草图线，如下图8-2所示，勾选的定义坡度，在属性栏输入坡度值，完成后在视图区域单击鼠标，
几种三维重建方法的比较_尚明姝
第19卷哈尔滨师范大学自然科学学报 V ol.19,N o.52003 第5期 NAT URA L SCIE NCES JOURNA L OF H AR BI N NORM A L UNI VERSITY 几种三维重建方法的比较3 尚明姝 解 凯 (哈尔滨师范大学) 【摘要】 本文综述了三维重建的若干方法,并分析比较了各种方法的特点,同时 还给出了在欧氏几何下一种简单摄像机配置下的三维重建空间点的简单方法1此外给出了通过矩阵分解的办法来推导基本矩阵F 的方法1 关键词:三维重建;摄影重建;基本矩阵 收稿日期:2003-09-04 3本课题是黑龙江省教育厅科技资金(10531085)、哈师大校基金资助项目 1 三维重建的意义 客观世界在空间上是三维的,在工程技术界一般要对三维物体进行分析,以便获取有用的信息1目前,大多数图像采集装置所获取的图像本身是在二维平面上的,尽管其中可以含有三维物体的空间信息1因此,要从图像认识真实物体,就要从二维图像中恢复三维空间信息,这正是三维立体重建所要完成的任务1 2 三维重建的若干方法 211 欧氏几何意义下三维重建的一般方法 欧氏几何下三维重建的一般方法是在摄像机已定标情况下,从重建空间点开始,由三维顶点计算空间直线、空间二次曲线,由计算出的空间直线重组三维面、二次曲面,最后由计算出的三维平面、二次曲面重建三维实体121111 空间点的重建 空间物体表面是由三维点构成的,若能获得足够多的三维点,三维物体的形状与位置就可唯一确定1因此,用立体视觉的方法获得三维点的坐标是最基本的、最简单的,但也是十分重要的1 假定对应空间点的两个摄像机上的图像点已 从两幅图像中分别检测出来,两个摄像机已标定, 其投影矩阵已知1通过列出空间点在图像上投影 点坐标(u ,v )与世界坐标系(x ,y ,z )的关系,得出方程组,解出此空间点在世界坐标系下的坐标1 为了更清楚地了解点重建的物理意义,在文献[1]中给出了一种简单摄像机配置下空间点重建方法1以下作者将给出另一种简单摄像机配置下三维重建的简单方法1 如图1、2所示,原摄像机配置为:C 1与C 2摄像机的焦距相等,各内部参数也相等,且两个摄像机的光轴互相平行,X 轴互相重合,Y 轴互相平行,两个摄像机坐标系只差X 轴方向上的一个平移,平移距离记为b.现将左摄像机绕Y 轴顺时针转θ角,右摄像机逆时针转θ角,以左摄像机坐标系为世界坐标系1 在图2所示配置下,任一空间点在C 1坐标系下坐标为(x 1,y 1,z 1),在C 2坐标系下坐标为(x 2,y 2,z 2),其中,(x 1,y 1,z 1)与(x 2,y 2,z 2)关系如下 : 转换为方程:
上下文感知技术在智能环境系统中的应用及举例
上下文感知技术在智能环境系统中的应用及举例 刘阳 北京邮电大学电信工程学院，北京（100876） Email: sunlaumaster@https://www.360docs.net/doc/e313194107.html, 摘要：上下文感知技术是实现智能环境的一种关键技术。基于上下文感知技术，应用环境能够根据周围上下文信息调整自身状态[1]，从而实现智能行为。本文首先介绍了上下文感知和智能环境的概念和关键技术，然后介绍了一种基于上下文感知技术的智能环境应用系统——智能远程电子健康系统。 关键词：上下文感知智能环境本体论推理电子健康 1．引言 长期以来，人和计算机交互的方式都是以计算机为中心的桌面计算的模式，计算机并没有充分地与人的生活环境融合在一起。通过使用基于上下文感知技术构建起的智能环境系统，计算机逐步从实验室、办公室融入了人们的日常生活之中。 究竟何为上下文感知技术和智能环境？它们是如何实现的？主要涉及那些关键技术？上下文感知技术是如何应用在智能环境里的？本文将对这些方面的内容进行介绍。 2．相关概念 智能环境是指用户界面的宿主系统所处的环境应该是智能的[2]。智能环境的特点是它的隐蔽性、自感知性、多通道性及强调物理空间的存在。智能环境的本质是一种嵌入了多种感知、计算设备的物理空间，能够根据上下文识别人的身体姿态、手势、语音等，进而判断出人的意图，以有效提高人们的工作和生活质量。 上下文信息是指位置，动作，历史纪录等信息，反映了与对象相关的一些属性信息。它起源于进行数据采集或测量并将其表示出来的服务。上下文信息产生的效果包括：改变显示给用户的信息，改变用户的选择，改变用户发布命令的效果，以及预测下一步最有可能发生的事件等。上下文感知是指系统自动的对上下文信息、上下文信息的变化以及上下文信息的历史进行感知和应用，并根据其调整自身的行为。上下文感知是提高计算智能性的重要途径，也是智能系统与周围环境之间方便、高效的交互方法[3]。 3．上下文感知涉及到的关键技术 上下文感知过程主要包括三个步骤：数据采集、推理和事件驱动。其中，数据采集步骤涉及到传感器技术，推理步骤涉及到推理引擎技术，事件驱动步骤涉及到自动控制技术。下面逐一进行介绍。 3.1 传感器技术 传感器技术作为信号采集和测量控制的手段，是现代高科技发展不可缺少的技术。传感器是指能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。它的输
利用二维工程图重建三维实体模型
生产技术与经验交流 铸造技术 07/2011 皮带张紧装置设计在机尾,采用螺旋张紧装置即可满足输送带要求。此外,在机架上每个适当位置设置一对调偏立辊,机架下部设置下平行托辊,以防皮带过度下垂,机头处还设计有进料砂斗,机尾处有出料砂斗,出料斗直接连接斗式提升机,由提升机把造型工序所需要的砂子提升到储存砂斗上。改造后整个砂处理工艺流程如图1所示。 图1 旧砂处理工艺流程 5 结语 (1)此改造设计方案简便可行,资金投入少,冷却效率高,为旧砂再生、企业可持续发展创造了有利 条件。 (2)旧砂处理工序大大简化,可缩减操作人员,为企业实现减员提效、人员优化创造有利条件。 参考文献 [1] 秦文强.消失模铸造新工艺新技术与生产应用实例[M ]. 北京:北方工业出版社,2007. [2] 张尊敬,汪鲠.DT (A )型带式输送机设计手册[M ].北 京:冶金工业出版社,2003. [3] 成大先.机械设计手册[M ].北京:化学工业出版社, 1999. 收稿日期:2011 01 25; 修订日期:2011 02 20 作者简介:梁玉星(1971 ),广西武鸣县人,工程师.主要从事机械设计 工作. Email:lian gyu xing001@https://www.360docs.net/doc/e313194107.html, 利用二维工程图重建三维实体模型 杨晓龙1,晁晓菲2 (1.西安航空技术高等专科学校机械工程系,陕西西安710077;2.西北农林科技大学信息工程学院,陕西杨凌 712100) 3D Solid Models Reconstruction with 2D Engineering Drawings Y ANG Xiao long 1 ,CHAO Xiao fei 2 (1.Faculty of Mechanical Engineering,Xi an Aerotechnical College ,Xi an 710077,China;2.C ollege of Infor mation Engineering,Northwest A&F University,Yangling 712100,C hina) 中图分类号:T P391.7 文献标识码:A 文章编号:1000 8365(2011)07 1034 03 为了适应大规模的机械化生成,以平面图来表达 三维实体为设计思想,二维工程图在指导生产、装配和技术交流等方面起到了举足轻重的作用。目前,随着计算机技术的飞速发展,现代设计越来越注重三维实体造型的应用,因为通过三维造型可以分析产品的动态特性、直观地表达设计效果和构造动画模型等[1]。 由此可知,三维实体模型要比二维工程图容易理 解,且效果直观。本文将介绍如何充分利用已有的二维图形信息来辅助建立三维模型,这既能提高三维建模的速度,又不会因采用三维造型技术而抛弃原有二维绘图的宝贵技术资源[2] 。1 三维模型重建的基本原理 图1 三视图的整体与局部都符合三等规律 根据画法几何学的基本理论,空间点在两个不同方向上的正投影可以完全确定点在空间中的位置,即点和线在不同视图中的坐标值应具有对应相等的关 系。对于三视图(亦称正投影工程图),若用F(front)、T(to p)、S(side)分别表示主视图、俯视图和左视图上点的集合,那么主视图中的点f(f F)具有x 、z 坐标, 1034
实验一 三维零件建模实验 报告
实验一三维零件建模实验 1、 实验目的 通过该项实验熟练掌握使用Solidworks2012建立三维零件实体模型的方法。熟悉SolidWorks实体造型思想。 2、 实验设备和工具 计算机硬件：主机、网络、键盘、鼠标和绘图仪； CAD软件：Solidworks2012。 3、 实验原理 按CAD软件中所提供的各种实体生成方法，完成零件的实体造型以及实体的编辑修改。 4、 实验内容 双击Solidworks2012打开软件界面。找到Solidworks指导教程，按步骤完成指导教程1中的第1课零件、第二课装配体及第3课工程图及3D草图绘制全部内容。了解Solidworks软件的特点、用户界面、功能设置和设计思想等方面的内容。熟悉软件基本操作功能。如装配约束的建立、装配的干涉检查、装配体的运动仿真、装配体爆炸图的生成。 1、 三维零件模型的建立和保存方法； 2、利用绘制草图的方法生成三维模型（如通过拉伸、旋转、扫描、放 样等命令完成零件的三维造型）； 3、利用特征造型的方法完善三维实体的造型（如倒角/倒圆、起筋、抽壳、打孔等命令）； 4、对三维实体模型进行编辑和修改； 5、了解曲面造型的一些基本方法。 五、实验要求 1、要求对Solidworks软件界面有很好的认识，能对软件中的系统设
置和功能属性有清楚的了解，为今后进一步深入的学习打基础。 2、绘制机械CAD系统结构框图，以及CAD软件的三层结构（系统软件，支撑软件和应用软件）。完成四个例子绘制的全部过程包括截图。 六、实验步骤 （一）绘制机械CAD系统结构框图 机械CAD系统结构框图如图1-1所示 图1-1 （2） 绘制CAD软件的三层结构 CAD软件的三层结构如图1-2所示 图1-2 （3） 四个例子绘制 1. 绘制基体见图1-3 2. 拉伸基体见图1-4
三维重构相关论文-整理
[1]王新宇。 学士论文，2004 基于计算机立体视觉的三维重建。 引言： 三维重构是计算机视觉的研究重点，三维重构的目标是要使计算机具有通过二维图像认知三维环境信息的能力，这种能力将不仅使机器能感知三维环境中物体的几何信息，包括它的形状、位置、姿态、运动等，并且能对它们进行描述、存储、识别与理解。 摘要： 本文以M arr视觉理论为基础，对重建过程中图像特征点进行提取及匹配、摄像机参数的标定和物体三维模型的贴纹理显示等问题进行了较为系统地研究。 正文： 1、基础矩阵计算往往转化为最优化问题，本文采用对极约束作为适应度函数，提出了一种基于遗传算法的基础矩阵估计方法，对基础矩阵的鲁棒求解进行了一次有意义的尝试。 2、实现了一种三阶段的鲁棒匹配算法。在相关法得到初始匹配的基础上，利用松驰迭代法消除模糊匹配，再进一步引入了最小中值法，剔除了大部分错误匹配，从而大大提高了基础矩阵的计算精度，使得重建结果更为准确。 3、综述了摄像机标定理论和各种标定算法，并根据本文的研究目标和实际具有的设备环境，选择实现了一种介于传统标定方法和自标定方法之间的新的、更灵活的方法一一张氏平面标定方法。它既避免了传统方法设备要求高、操作繁琐等缺点，又较自标定方法精度高。 4、在三维重建的可视化方面，一般三维重建的结果是离散的三维空间点，本文先对平面图像进行二维三角化，实际上是表面生成，再将三角平面作为纹理贴到三维空间，得到具有真实感的物体，改善了重建的效果。 5、在本文的研究中，我们实现了一个简单的三维重建系统，通过两幅图像恢复出了物体的三维形状，并介绍了系统构成和各功能模块及其所用的 结论： 本论文以M arr的计算机视觉理论为基础，对计算机视觉研究领域中的三维重建这一热点问题及其子问题，进行了较为系统的研究，在分析和总结现有各种方法优缺点的基础上，提出了一套切实可行的方案。 在计算机视觉领域的研究中，基础矩阵是一个重点；特征匹配问题是实现三维重建过程中非常重要的一步，同时也是视觉领中的一个瓶颈问题；空间直线、曲线、曲面等高级的三维物体基元的重建对提高重建效果具有积极的作用；镜头的畸变误差往往决定三维重建精度。 [2]朱红军，高潮，郭永彩 2014.1 基于计算机视觉的非朗伯表面三维重构 摘要： 目前的三维重构研究主要针对不透明的朗伯表面，且已经比较成熟，但对非朗伯表面仍然面临诸多问题。文中主要对非朗伯表面的现有三维重构方法的原理、特点、适用范围和最新研究方向进行了介绍，对非朗伯表面三维重构的现有问题和发展前景进行了讨论。 Ps:非朗伯表面：在任意发射(漫射、透射)方向上辐射亮度变化的表面.也称非理想漫反射表面。和朗伯表面相对的。 正文：
Soldworks2010三维建模实验指导书
实验一：Solidworks 2010三维建模 （机械制图习题集机类54-4） 一、实验目的 通过本次实验使学生掌握Solidworks 2010软件二维草绘、三维建模的基本操作及常用命令，并运用该软件创建零件的三维模型，体会基于特征的参数化建模技术的应用。 二、实验要求 根据图1所示组合体轴测图，运用Solidworks 2010创建三维模型（如图2所示），并提交创建的三维模型文件。 图1 组合体的轴测图
图2组合体三维模型 三、实验内容 (一)启动Solidworks 2010 如图3所示，单击“开始”→“所有程序”→“Solidworks 2010”→“Solidworks 2010”，启动Solidworks 2010软件（或直接双击桌面快捷键，启动软件）。软件启动后，界面如图4所示。 图3 启动SolidWorks
图4 SolidWorks软件界面 (二)新建文件 在界面最上方标准工具栏中单击“新建”命令图标（如图5所示），出现“单位和尺寸标准”对话框（提示：当第一次启动Solidworks软件后新建文件，系统默认出现此对话框，后续再次新建文件，将不再出现此对话框），如图6（1）所示，“单位”处选择“MMGS(毫米、克、秒)，“尺寸标准”选择“GB”，单击“确定”后，出现“新建Solidworks文件”对话框（如图6（2）所示）。单击“零件”图标并“确定”后，系统自动进入默认名称为“零件1”的三维建模环境，结果如图7所示。 图5 新建图标 （1）（2） 图6 单位和尺寸标准对话框
图7 三维建模环境 在界面左侧管理器窗口中，包含零件1的模型树。模型树中显示系统默认的零件名称，并提供三个相互垂直的基准平面（前视、上视、右视基准面）和坐标系原点。默认情况下，三个基准平面和坐标系原点被隐藏，在右侧的图形窗口中不显示。 注： 1、软件提供的三个基准平面：前视、上视和右视，分别对应国家制图标准中的主视、俯视和右 视。 2、新建模型文件时，系统默认的单位为“MMGS(毫米、克、秒)，“尺寸标准”为“GB”。如需 要更改，可在新建文件进入三维建模环境后，单击界面最上方标准工具栏中“选项”命令图标（如图8（1）所示），出现“文档属性”对话框，可以对Solidworks各种文档属性和系统环境等选项进行设置。在此对话框中“文档属性（D）”选项标签下，“单位”处可重新设置模型单位（如图8（2）所示），“绘图标准”处设置总绘图标准（如图8（3）所示）。 （1）（2）
三维重建方法综述
三维重建方法综述 三维重建方法大致分为两个部分1、基于结构光的2、基于图片的。这里主要对基于图片的三维重建的发展做一下总结。基于图片的三维重建方法： 基于图片的三维重建方法又分为双目立体视觉；单目立体视觉。 A双目立体视觉： 这种方法使用两台摄像机从两个(通常是左右平行对齐的，也可以是上下竖直对齐的)视点观测同一物体，获取在物体不同视角下的感知图像，通过三角测量的方法将匹配点的视差信息转换为深度，一般的双目视觉方法都是利用对极几何将问题变换到欧式几何条件下，然后再使用三角测量的方法估计深度信息这种方法可以大致分为图像获取、摄像机标定、特征提取与匹配、摄像机校正、立体匹配和三维建模六个步骤。王涛的毕业论文就是做的这方面的工作。双目立体视觉法的优点是方法成熟，能够稳定地获得较好的重建效果，实际应用情况优于其他基于视觉的三维重建方法，也逐渐出现在一部分商业化产品上;不足的是运算量仍然偏大，而且在基线距离较大的情况下重建效果明显降低。 代表文章：AKIMOIOT Automatic creation of 3D facial models 1993 CHENCL Visual binocular vison systems to solid model reconstruction 2007 B基于单目视觉的三维重建方法: 单目视觉方法是指使用一台摄像机进行三维重建的方法所使用的图像可以是单视点的单幅或多幅图像，也可以是多视点的多幅图像前者主要通过图像的二维特征推导出深度信息，这些二维特征包括明暗度、纹理、焦点、轮廓等，因此也被统称为恢复形状法（shape from X） 1、明暗度（shape from shading SFS） 通过分析图像中的明暗度信息，运用反射光照模型，恢复出物体表面法向量信息进行三维重建。SFS方法还要基于三个假设a、反射模型为朗伯特模型，即从各个角度观察，同一点的明暗度都相同的;b、光源为无限远处点光源;c、成像关系为正交投影。 提出：Horn shape from shading：a method for obtaining the shape of a smooth opaque object from one view 1970(该篇文章被引用了376次) 发展：V ogel2008年提出了非朗伯特的SFS模型。优势：可以从单幅图片中恢复出较精确的三维模型。 缺点：重建单纯依赖数学运算，由于对光照条件要求比较苛刻，需要精确知道光源的位置及方向等信息，使得明暗度法很难应用在室外场景等光线情况复杂的三维重建上。 2、光度立体视觉（photometric stereo） 该方法通过多个不共线的光源获得物体的多幅图像，再将不同图像的亮度方程联立，求解出物体表面法向量的方向，最终实现物体形状的恢复。 提出：Woodham对SFS进行改进（1980年）：photometric method for determining surface orientation from multiple images(该文章被引用了891次) 发展：Noakes：非线性与噪声减除2003年； Horocitz：梯度场合控制点2004年； Tang：可信度传递与马尔科夫随机场2005年；Basri：光源条件未知情况下的三维重建2007年；Sun：非朗伯特2007年； Hernandez：彩色光线进行重建方法2007年； Shi：自标定的光度立体视觉法2010年。 3、纹理法（shape from texture SFT） 通过分析图像中物体表面重复纹理单元的大小形状，恢复出物体法向深度等信息，得到物体的三维几何模型。