基于包围盒法的点云数据处理研究开题报告

1. 研究目的与意义

如今，人们把通过三维激光扫描技术所获取的大量的物体三维信息形象地称为点云。近年来，随着逆向工程在各大制造业中的重要性日渐提升，在逆向工程中的核心之一的获取实物表面几何信息的并处理这些点云的方法也越来越受到国内外研究人员的关注。获取几何信息的方法主要可以分为接触式与非接触两大类。接触式对测量技术有较高要求，所以非接触式方法变得备受关注。非接触式扫描所获得的大量点云数据若全部用于重建模型不仅会占用大量资源，并且会有影响光顺性与易被噪声影响数据的准确性等缺点。所以在保证精确度的同时，如何更为高效地对点云进行处理显得尤为重要。同时在采集完点云数据之后，根据被测物的外观以及对分辨率的要求，根据分割的精确度需要的不同，由操作者设置采样间隔来压缩点云数据量，使得点云数据的数量有一定下降，完成这一步的同时也可以去除一些不准确的数据。利用包围盒法做点云数据的分析是非常值得研究和探讨的内容。

2. 课题关键问题和重难点

在未经任何处理的点云数据之间没有什么的几何拓扑关系，为了提高点云数据点的搜索速度，需要用包围法构造分割面以对点云进行空间分割。

在实物数字化过程中不可避免会被各种噪声影响，所以为了降低其对重建模型的影响，需要对点云进行过滤。此外，对于外形复杂或体积较大的物体，因为其点云数据的巨大的数据量的特性，它的数字化过程往往要分数次完成，但是每次信息采集时采用的坐标系却并不能做到相同，因此需要在处理之前把各个坐标都统一到同一坐标中。虽然非接触式扫描技术可以得到大量的点云数据，但是并不是所有的点云数据点都能够有效地利用于曲面重构，掺杂着冗余的点云数据的大量散乱数据点会导致运算、存储、操作过程中的低效。所有如何利用包围盒法能够在保证操作精度的前提下高效地分割并处理数据不但是本次课题的关键，同时也是难点所在。

3. 国内外研究现状（文献综述）

摘要：随着激光扫描技术的发展，快速准确地获取物体三维信息已经变成了现实。通过激光扫描所得的物体外形信息是大量的，冗余的，因此，人们形象的称其为点云。如何高效的处理这些点云，并最终生成可用于再制造的cad模型是逆向工程的核心任务之一。本文研究重点就是包围盒法分割空间中的点云数据的位置

关键词：包围盒法、点云数据处理、点云滤波

近来，在网络上可以找到一些关于简化点云数据处理的方法。

4. 研究方案

本次课题研究的是包围盒法下的点云数据的处理。

首先我们通过扫描后得到所有的点云三维坐标（x,y,z）从所有的而数据中分别找出x,y,z的最小值与最大值。

根据min（x,y,z）和max（x,y,z）可以得到一个立方体（因为这两个点是一个立方体的对角点），然后根据需要把大立方体分为若干个小的长方体，长宽高并不一定是相等的（一般把每个长方体的体积控制在1cm左右）。

5. 工作计划

在三月之前完成所要求的一篇译文的翻译与开题报告的上交，并且明白此项课题设计（基于包围盒法的点云数据处理研究）的大致内容与中心思想（比如包围盒、点云数据的概念），知道设计的要求与方向。在在四月之前构思完整个课题设计的思路、收集完所必要的资料以及熟悉并且能够熟练操作所需要用到的MATLAB的功能，能够计划出可行的课题设计的大致做法。在五月之前能够完成此项课题设计，整理完所得到的有效的数据，并且利用这些数据把要求的成果（结果图等等）给做出来，在六月之前能够大致初步完成对应的论文，并且咨询并根据导师的意见查漏补缺，不断改进并完善自己的成果以及论文，最终能够在毕业答辩之前完成毕业设计。

在此过程之中力求能够完成所要求的进度，并且能够留有一定的时间余地修改并完善设计。