1、 第二章 点云稀释目录第一节 为什么要进行稀释第二节 常用稀释方法第三节 点云稀释实例第一节 为什么要进行稀释为什么要进行稀释在逆向工程中，通过三坐标测量仪器得到的产品外观表面的点数据集合称之为点云。通常使用接触式三坐标测量机所测得的点云密度较小，称之为稀疏点云。而使用三维激光扫描仪或照相式扫描仪所测得的点云十分密集，可称之为密集点云。密集点云的数据量十分庞大，为了节省系统资源，一般在CAD建模前都会对其进行稀释处理。第二节 常用稀释方法2.1 均匀取样法均匀取样法是根据数据点的存储顺序，每隔(m-1)个数据点采集一个数据点，其他的数据点都被忽略，这里的m成为间隔(取样率)，如图所示。n优点：
2、可对平面或曲率变化较小的数据进行快速简化。n缺点：容易丢失边界特征及曲率变化较大区域的信息。n适用场合：仅适用于所测数据为平面或接近于平面的情况下使用。均匀取样法2.2 弦偏差取样法根据抽样定理，抽样点的疏密应随曲面曲率的变化而变化，曲率越大抽样点越密。针对实际情况，由于激光扫描获取的实物基本上是凸壳的，或者是多个凸壳的并集，且扫描的数据是一条条的数据线，这里可以用基于弦值的方法对数据进行初步的线压缩。原理如图所示计算出图中弦高D与弦长S的值，若弦高D小于设定的最大偏差值且弦长S小于最大跨距则删除点B。n优点：弦偏差取样法能根据法矢的变化情况对数据进行精简，这是比均匀取样法优胜的地方。它可以满
3、足计算效率较高，曲率变化较大区域的数据精度。n缺点：对于曲率变化较小且较平滑区域的精度不能得到很好的保证。n适用场合：因为弦值的高低与曲率有密切关系，这种筛选数据点的办法对于凸壳数 据具有比较明显的筛选效果。弦偏差取样法第三节 点云稀释实例点云稀释实例CATIA是法国Dassault System公司旗下的CAD/CAE/CAM一体化软件，广泛应用于航空航天、汽车、船舶等行业。CATIA软件鼠标操作如图所示：CATIA软件鼠标操作3.1 点云整体稀释首先新建一个CATIA的Part文件，如图所示。新建Part文件3.1 点云整体稀释点击软件菜单【开始】【形状】【Digitized Shape
4、Editor】进入数字化编辑器模块，如图所示。进入数字化编辑器模块3.1 点云整体稀释使用模块工具条中Import（输入）命令将点云数据cloud.stl导入至软件中，点击确定才可将数据加载，详细参数与结果见图所示。Import面板设置与导入结果3.1 点云整体稀释点击工具条中filter（稀释）命令，弹出filter对话框，如图所示。默认稀释方式为Homogeneous（均匀稀释）。用鼠标点击点云，可知点的数量为927875。均匀稀释前点数量3.1 点云整体稀释在Homogeneous（均匀稀释）数值框内输入1，点击应用查看稀释效果，稀释后的点数量已降为237695，如图所示。均匀稀释后点数
5、量3.1 点云整体稀释稀释完毕不要关闭对话框，将视图放大并点击点云，会出现绿色的小球体，即为滤球，其半径为Homogeneous的数值。软件在稀释时，会保证相邻点之间的距离大于滤球半径，即在滤球范围的相邻点均被滤除。从逆向建模的需求出发，产品表面曲率越大、形状越复杂的地方，往往希望点云越密集，而在平缓的部位则相反，所谓“疏密有致”。显然，均匀稀释后的点云密度是均匀的，难以满足上述要求。因此，我们在实际项目中常常采用另一种稀释方式，即Adaptative（弦高稀释）。3.1 点云整体稀释重新点击filter命令，选择稀释方式为Adaptative（弦高稀释），点击点云，在Adaptative（弦
6、高稀释）方式后的数值框内输入0.05，点击应用查看稀释效果，稀释完毕后点数量已降为222288，如图所示。弦高稀释后点数量3.1 点云整体稀释观察点云，我们可以看到，圆角等细节特征的区域点密度较高，而平缓一些的大面则密度较稀疏，如图所示。这种疏密有致的点云分布，能有效降低点的数量，使产品的外形更直观清晰，更符合逆向建模的需求。弦高稀释结果分析3.1 点云整体稀释需注意的是，在点云密度符合要求后，须进行若干步的确认操作，才能最终完成点云稀释。方法是：点选filter对话框下的Physical removal（物理移除），选项如图所示，点击确定，出现Digitized Shape Editor C
7、onfirmation对话框，再点击“是”，完成数据整体稀释处理。稀释完成后，要对结果进行保存。建议另存为其它文件，以保留原始测量数据。物理移除选项确定3.2 点云局部稀释与整体稀释相同，新建一个Part文件，并将点云数据cloud.stl使用Import（输入）命令导入。点击右侧工具条内Activate（活化点云）命令出现Activate对话框，具体参数如图所示。活化点云面板3.2 点云局部稀释点击点云，选择选取方式为Trap（套索），套索形状为Polygonal（多边形），在云体的显示范围内单击即可看到框选效果，随着鼠标的点击所出现的选取框始终都是封闭的环，如图所示。套索选取区域操作3.2
8、 点云局部稀释双击鼠标左键完成区域点云的拾取，如图区域A。操作完毕后点击Activate面板右下的Validate Trap选项确认套索按钮可选多个区域。区域A，B示意3.2 点云局部稀释点击对话框中确定后，当前空间只显示区域A的点云，这是因为在选取区域的取舍选项内我们选择了Inside Trap（套索内）。如果选择Outside Trap（套索外）则当前空间只显示区域B，如图所示。套索取舍选项设置产生的结果3.2 点云局部稀释结果可以通过Activate对话框中编辑对象的显示控制这一栏进行修改。Activate All按钮表示显示所有区域，而Swap按钮则表示在当前空间切换显示区域，如图所示。编辑对象显示控制3.2 点云局部稀释使用工具条中的Remove（移除）命令去除当前显示区域，Remove对话框与Activate对话框较为相似，如图所示，点击显示区域后再点击Swap按钮便可激活区域中的数据，再点击确定即可去除相应对象。移除命令对话框一览通过【Activate】命令调出另一区域数据，使用【filter】命令对当前显示区域的点云进行稀释，过程与整体稀释相同。
