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随着三维扫描技术的快速发展,三维扫描设备成本的不断下降,逆向工程已成为快速研发各种新产品的重要技术手段。在逆向工程中,使用数据测量设备获取点云数据时,由于被测对象表面波纹、表面粗糙度、设备精度、环境光照、人为扰动等因素,所获得的点云数据不可避免地受到噪声的影响。噪声的存在不仅会影响点云简化、拼接等预处理,而且会对曲面重建的精度和速度造成负面影响。因此,研究点云数据的去噪技术对于逆向工程的发展具有重要意义。 本文在前人研究成果的基础上,对点云数据的去噪技术进行了深入的研究,主要工作内容如下: (1)简要介绍了逆向工程中的关键技术,系统介绍了点云数据的基本概念,详细阐述了点云数据去噪的国内外研究现状和常用方法。 (2)着重分析了双边滤波去噪算法,针对其过光顺问题,本文提出了一种改进的双边滤波去噪算法。该方法首先采用改进的基于Voronoi图算法估算出点云模型的法向量,再采用鲁棒算法求取点云模型的局部噪声方差,依此设计一个自适应控制函数,使得采样点的双边滤波都能在最优滤波邻域内进行。实验结果表明,该方法能有效地去除点云数据的噪声,并较好地保持了点云模型的细节特征。 (3)详细分析了张量投票算法的实现和应用,提出了一种基于张量投票的主动轮廓边缘提取算法,该算法对边缘清晰和模糊的物体均能有效提取轮廓边缘,使计算机能对不同的物体形态进行感知和识别。同时,分析了张量投票算法中尺度因子对点云数据去噪的影响,提出了一种基于点云分布的张量投票去噪算法。算法通过点云分布设计一个自适应的尺度因子,对点云数据的不同部分采用不同的投票域。实验结果表明,该方法能有效去除点云数据中的噪声,且去噪速度优于传统的张量投票算法。