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基于单视图的汽车造型数字化建模研究
| 论文题名： | 基于单视图的汽车造型数字化建模研究 |
| 关键词： | 汽车工程;造型设计;单视图;数字化建模 |
| 摘要： | 汽车车身的设计开发过程其实是一个二维到三维的转化过程，即从设计师的设计草图或效果图，经过CAS(Computer Aided styling)设计师转化为三维数字模型，在经过一系列揣摩与讨论研究到产品实物。但在二维到三维的转化过程中，CAS工程师对设计师的设计意图的理解会有偏差，导致要反复修改模型并且这一过程是非常专业和费时的工作，使得整车开发周期延长，效率低。因此，如何实现由二维图片快速重建三维数字化模型，并实现三维模型数据的有效重用，提高设计效率，是一项具有重大意义的工作。 针对基于单视图实现三维数字模型的快速建模问题，本文采用目前研究热点的数据驱动(data-driven)的建模思路，首先定义一致表示（consistent representation）的车身特征线网模板(characteristic curve network)及其对应的曲面生成，在此基础上提出基于统计形变模型的单视图三维重建方法，实现由车身单幅图片（侧视图）高效重建三维数字化车身模型，并提出三维曲面模型数据的约束变体，通过有效重用曲面模型实现创新造型设计。本文的研究工作主要从下面的几个方面展开: (1)车身概念模型模板定义及模型库构建。通过分析汽车造型的曲线表示特性，定义合理且较为完整的车身前、后、项及侧视图二维特征线模板，并通过分析四个视图特征线之间的对应关系定义具有相同拓扑结构的三维特征线模板。特征线模板的每段曲线均采用三次贝塞尔曲线表示，实现一致参数化表示。通过手工方式生成50余款车身三维特征线数据库，为后续车身三维曲线重建以及形状探索提供数据基础。 (2)基于稀疏重建的三维车身曲面建模。通过分析现有的三维建模技术，提出基于约束统计形变模型的从单视图重建三维车身特征曲线模板的方法，即根据三维曲线数据库实现基于二维稀疏特征线或点重建车身三维曲线。再利用Siemens NX二次开发平台，基于模板配置全自动生成车身曲面。考虑到由单视图重建三维模型是一个病态问题，基于单视图的三维建模的重点是深度信息的估计的准确性，所以本文提出给定稀疏先验深度信息的单视图车身三维曲线网格模型的重建。数据实验表明，本文算法快速、鲁棒、精度较高。 (3)三维车身曲面模型的约束变体。探讨利用约束形变模型方法，实现车身三维模型的自由变体、保征变体、总布置约束变体（轴距等）以及基于车身上稀疏的特征点快速重建三维模型，基本实现三维车身曲面模型的柔性编辑的创新设计平台。 (4)软件模块开发。最后，基于C++与OpenGL，开发车身三维曲线重建的软件模块及其约束变体模块DCiP-AutoMorpher/Styling。 |
| 作者： | 张学芳 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李宝军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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