Модели и методы обработки и представления сложных пространственных объектов

• Автор: Аксенов, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 110 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список используемых сокращений

Введение

Положения, выносимые на защиту

Глава 1. Анализ процессов получения и представления

пространственных данных

1.1 Общее понятие о процессе перевода пространственных объектов в трехмерный цифровой образ

1.2 Методы получения пространственных трехмерных данных

1.2.1 Программные продукты для синтеза 3О-объектов

1.2.2 ЗО-сканирование пространственных форм

1.2.3 Компьютерные томографы
1.3 Анализ существующих моделей и методов представления
трехмерных объектов
1.3.1 Модели па основе полигональных сеток
1.3.2 Модели на основе вокселов
1.3.3 Модели, основанные на картах глубины
1.3.4 Модели на основе точечных представлений (облака точек)
1.4 Форматы представления трехмерных данных
Выводы по главе
Глава 2. Методы компрессии трехмерных данных
2.1 Анализ методов компрессии без потерь
2.2 Анализ методов компрессии с потерями
Выводы по главе
Глава 3. Разработка модели, методов и алгоритма компрессии для
хранения и передачи трехмерных пространственных данных
3.1 Виды разверток
3.2 Заполняющие пространство кривые и дискретные пространства

3.3 Динамическое разбиение и масштабирование пространства облаков точек
3.4 Разработка модели представления пространственных объектов
3.5 Разработка метода и алгоритма сжатия пространственных объектов
3.6 Программная реализация системы сжатия пространственных объектов
Выводы по главе
Глава 4 Экспериментальная апробация и оценка эффективности метода сжатия.
4.1 Виды объектов
4.2 Исследование особенностей технической системы «3D-CKanep Artec Spider — программное обеспечение сканера — система сжатия»
4.3 Оценка эффективности метода компрессии
Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложение А. Фрагменты программного кода системы для
обработки облаков точек
Приложение Б. Акты внедрения

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
3D — (от англ. 3-dimensional), трехмерный
CAD — Computer-Aided Design — Система автоматизированного проектирования JPEG — англ. Joint Photographic Experts Group, - формат представления графических данных
JSON — (англ. JavaScript Object Notation) — текстовый формат обмена данными
LDI — Layered Depth Images - многослойные изображения с глубиной
PLY, STL, XYZ, OBJ, PTX, E57 — форматы представления ЗО-данных
PPM — (англ. Prediction by Partial Matching) — предсказание по частичному
совпадению
RAW — (англ. raw — сырой, необработанный) — формат представления необработанных данных
RLE — (англ. run-length encoding) - кодирование длин серий, групповое кодирование
TIN — Triangulated Irregular Network, нерегулярная триангуляционная сеть неперекрывающихся треугольников
XML — (англ. extensible Markup Language — расширяемый язык разметки,
универсальный формат представления данных
ZIP — формат сжатия данных и архивации файлов
АЦП — аналогово-цифровой преобразователь
зпк — заполняющая пространство кривая (zpk)
КТ -— компьютерная томография ПО — программное обеспечение ПОС — программное обеспечение ЗО-сканера

случаях сразу доступна и текстурная информация об объекте. Следовательно, такое представление может быть использовано в качестве необработанного внутреннего представления в программном обеспечении системы 3D-сканирования. При этом пара «изображение - карта глубины» однозначно определяет описание фрагмента поверхности, а точность приближения зависит от разрешения ЗЭ-сканера и выбранного положения его камеры.
Для восстановления исходного объекта необходимо использовать набор карт глубины, описывающих объект с разных ракурсов, полученных в процессе перемещения 3D-CKanepa относительно сканируемого объекта, так как каждая карта глубины хранит информацию о видимой из только из конкретного положения камеры части объекта.
Использование многослойных изображений с глубиной [62].
Многослойные изображения с глубиной содержат все пересечения воображаемого луча, «просвечивающего» ЗО-объект, для каждого пикселя карты цвета, что обусловливает возможность использования только одного такого изображения для хранения исчерпывающей информации, описывающей ЗО-объект.
Под LDI (Layered Depth Images) понимается трехмерная структура данных, представляющая собой массив, каждый элемент которого представлен списком точек, каждая из которых содержит данные о глубине (расстояние от опорной плоскости) и атрибутах (например, цвет или прозрачность).
При использовании LDI-сгруктур имеются некоторые ограничения, обусловленные наличием базовой плоскости, на которую производится проекция проекцией всех точек. Еще одно ограничение связано с необходимостью использования для создания LDI-структуры сторонних программных средств.