3D點雲數據模型的實時動態變形關鍵技術研究

《3D點雲數據模型的實時動態變形關鍵技術研究》是依託上海大學，由萬旺根擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：3D點雲數據模型的實時動態變形關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：萬旺根
• 依託單位：上海大學

中文摘要

三維雷射掃描技術的進步使得點雲數據受到人們的廣泛關注，點雲數據的動態變形逐漸成為人們分析理解真實物體變形機理的重要途徑，然而特徵區域曲率變化快的原始點雲數據、互動式的動態變形要求、以及實時碰撞檢測要求給點雲數據的動態變形帶來了巨大挑戰，這些要求使得發展新的理論和方法變得迫切。本項目研究實際物體模型的楊氏模量、泊松比等物理參數對變形程度的影響，尋找普適性的理論和方法，以解決點雲數據模型動態變形的核心問題。本項目主要研究內容包括：點雲數據預處理、保特徵的點雲數據模型重建、三維格線模型的動態變形、以及支持格線模型任意變形的實時自碰撞檢測。隨著計算機處理能力的提升和掃描對象特徵複雜性的不斷提高，基於3D點雲的格線模型重建和動態變形渲染理論和方法將發揮其在計算機可視化領域的絕對優勢，在自然災害模擬、手術導航、以及計算機圖形處理方面具有廣泛的實際套用價值。

結題摘要

隨著三維雷射掃描技術的快速發展，高精確點雲數據的獲取變得更加直接和便利，這使得點雲數據的動態變形研究成為計算機圖形學領域的研究熱點，幫助人們更好地分析真實物體的變形機理。然而，物體特徵尖銳變化區域的原始點雲分布、實時互動式的動態變形要求、高精度的三維重建以及多個變形體的實時碰撞檢測等要求給點雲數據的動態變形帶來了巨大挑戰，同時也使得發展新的理論和方法變得迫切。本項目針對以上問題，主要開展了四項研究：點雲數據預處理、保特徵的點雲數據模型重建、三維格線模型的動態變形、以及支持格線模型任意變形的實時碰撞檢測。4個年度的項目執行期內，項目組按計畫完成了預定內容的研究，同時取得了一系列成果：完成了包括“基於3D統計濾波的點雲去噪算法”，“基於6D特徵的點雲聚類分割算法”，“基於泊松盤採樣、正態估計和泊松重建框架的點雲重建算法”，“基於雙調諧曲面多解析度變形的三維模型動態變形算法”，“基於粗相檢測與細相檢測相結合的碰撞檢測算法”在內的算法研究；發表學術論文44篇，其中：13篇SCI/EI檢索國際期刊論文、25篇EI檢索國際會議論文、6篇國核心心期刊論文，申請國家專利6項，提交年度研究總結報告 3 份；培養碩士研究生39名，博士研究生4名；項目執行期間，成功申請並獲得中英聯合基金項目一項，國家社會科學基金項目一項，上海市委重點科技攻關項目一項，上海市科委“科技創新行動計畫”高新技術領域項目一項；成功舉辦4次重大國際會議，分別是：ICALIP 2014，ICALIP 2016，ICSSC 2015，ICSSC 2017。本項目獲得的研究成果，尤其是基於3D點雲格線模型重建和動態變形渲染理論和方法的重要成果，將在自然災害模擬、手術導航以及計算機圖形處理方面發揮重要的作用。