1. 研究目的与意义
社会在不断地进步,科技在飞速地发展,而人们的生活水平也在不断地提高,同时也对生活提出了更高的要求以满足美好的理想需求。
而立足于当下,为了希望尽可能多的获取物体的信息甚至是物体全部的信息,从而实现例如破损零部件的还原、考古文物的修复和医学检查等。
因此单纯的利用照相机、扫描仪等传统设备获取物体的二维平面信息就远远无法满足要求。
2. 课题关键问题和重难点
关键问题:1. 明确点云定义,清楚逆向工程的原理;2. 学习多种包围盒算法的原理,如AABB包围盒、OBB包围盒等,并实际上手应用,建立包围盒验证原理;3. 学习去噪滤波的实际意义以及多种去噪算法,如滤波器法有统计滤波器、半径滤波器等,以及基于光顺的Laplace算子去噪等;4. 学习点云拼接的各种算法,如经典的Iterative Closest Point迭代最近点算法,弄清楚其算法原理,了解该算法的适用范围、优势以及不足;难点:首先要根据现有的书本资料、网络资料全面的学习点云的相关知识,例如什么是点云、点云的应用等;其次就是清楚点云处理各个步骤的意义,清楚为什么要这么做;然后就是各项处理的原理以及算法,例如包围盒算法研究,包围盒有多种多样的形式,应用不同的原理建立不同的包围盒,以应付于多样化的应用场景;再就是上手操作,清楚了实现原理,需要实验来验证,这就需要自己上手操作,根据原理编写算法,对比输出结果与预期结果,分析可能存在的问题;最后就是撰写报告,分析自己实验中存在的不足,提出自己的看法;
3. 国内外研究现状(文献综述)
张会霞博士在《三维激光扫描点云数据组织与可视化研究》一文中,研究了三维激光扫描系统的数据特点,论述了相关误差。
重点研究了点云数据的存储与组织,主要包括传统数据库的数据索引,空间数据的索引等,并且也包括采用SQL SERVER2008 Spatail中的空间索引进行组织,采用线性四叉树的格网索引进行数据组织、采用八叉树进行组织数据。
同时还介绍了她研究的点云数据坐标的变换以及可视化,提出了点云数据的可视化方法。
4. 研究方案
1、先搭建好实验平台MATLAB R2020a;2、通过文献学习,明确点云的概念;3、认真学习各项处理的原理,比较同意处理不同算法的适用范围,如AABB包围盒与OBB包围盒两者的优缺点以及由此导致的适用场景的不同;4、实际上手操作,将原理转换成算法并编译运行,比较实际输出结果与理论输出结果,分析可能存在的问题;5、撰写报告,记录实验过程并作出总结。
5. 工作计划
4(1)学期第17、18、19周(1月15日前):充分了解选题背景,明确工作内容和要求;阅读完指导老师提供的文献资料;安装好Matlab程序,并基本能够熟练操作使用;完成翻译;4(2)学期第1、2周:完成外文翻译;完成开题报告;4(2)学期第3、4、5、6周:完成 第二章点云预处理算法研究:2.1 包围盒建立算法研究;2.2 基于包围盒的点云预处理算法研究;并完成课题进度的毕设论文;完成期中检查;4(2)学期第7、8周:完成:2.3 基于光顺的点云滤波算法研究以及课题进度的毕设论文; 4(2)学期第9、10、11周:根据个人实际情况选择完成选做:基于ICP的点云拼接算法研究;完成论文终稿;通过论文查重; 4(2)学期第12、13周:完成最终答辩;成绩评定;
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