基于UMV自动影像仪的手机外壳逆向设计(3)
图像处理、计算机视觉、几何造型和数字化制造等。
1.2.1 逆向工程的一般步骤
(1) 实体三文数据的获得——扫描
在进行逆向工程时,三文扫描是最基本的一步。它是获得原始点云数据的最
直接的方法, 也是最理想的方法。 原始点云数据是后而进行逆向处理的根本依据，
因此三文扫描得到点云数据的好坏直接影响到逆向建模的成功与否。
三文扫描是集光、机、电和计算机技木于一体的高新技水，主要用于对物体
空间外形和结构进行扫描，以获得物体表而的空间坐标。它的重要意义在于能够
将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供相当
方便快捷的手段。
高速三文扫描及数字化系统在逆向工程中发挥着巨人作用。三文扫描技术能
实现非接触测量，且具有速度快、精度高的优点。而且其测量结果能直接与多种
软件接口，这使它在 CAD、CAM、CIMS 等技术应用日益普及的今天很受欢迎。在
发达国家的制造业中，三文扫描仪作为一种快速的立体测量设备，因其测量速度
快、精度高，非接触，使用方便等优点而得到越来越多的应用。用三文扫描仪对
手板，样品、模型进行扫描，可以得到其立体尺寸数据， 这些数据能直接与
CAD/CAM 软件接口，在CAD系统中可以对数据进行调整、修补、再送到加工中心
或快速成型设备上制造，可以极大的缩短产品制造周期。
三文扫描设备是以三次元测量系统为主。基本上以接触式〈探针式〉和非接
触式（激光、 照相、X 光等方式）两大类。在早期是以探针式为主，虽然价格
较便宜，但速度较慢，而且以探针与物体接触会有盲点并且使软件物体容易变形，
影响扫描精度。激光扫描速度快、精确度适当，并且可以扫描立体的物品获得大
量点云数据，以利曲而重建。
三文扫描技术从产生以来，到目前已经发展了很多扫描原理，-般来讲分为
以下几种技 木，见下图 1.2。 从三文数据的采集方法上来看，非接触式的方法由于同时拥有速度和精度的特点，
因而在逆向工程屮应用最为广泛。
（2） 点云处理
通常扫描后得到的测量数据是由大量的三文坐标点所组成，根据扫描仪的性
质、扫描参 数和被测体的人小，由几百点到几百万点不等，这些大量的三文数
据点称为点云（Point Cloud)。
扫描得到的产品外形数据会不可避免的引入数据误差，尤其是尖锐边和边界
附近的测量数据，测量数据中的坏点，可能使该点及其周围的曲面片偏离原曲面，所以要对原始点云数据进行预处理，通常要经过以下步骤：
(A) 去掉噪音点，常用的检査方法是将点云显示在图形终端上，或者生成曲
面，采用半交互半自动的光顺方法对点云数据进行检查调整。
(B) 数据插补，对一些扫描不到的区域，其数据只能通过数据插补的方法来
补齐，这里要考虑两种曲面造型技术，甚于点的样条曲面逆向造型和基于点的曲
面拟合技术。
(C) 数据平滑，数据平滑的目的是为了消除噪音点，得到精确的模型和良好
的特征提取效果，采用平滑法处理方法，应力求保持待求参数所能提供的信息不
变。
(D) 数据光顺，光顺泛指光滑、顺眼，但由于精度的要求，不允许对测量的
数据点施加过大的修改量来满足光顺的要求，另一方面由于实物边界曲面的多样
性，边界上的某些特征点（边界折拐点）必须予以保留，而不能被视为“坏点”。