項目編號
大連海事大學(xué) 學(xué)生科技創(chuàng )新項目立項申請書(shū)
填
報
說(shuō)
明
一、申請書(shū)的各項內容要如實(shí)填寫(xiě)。
二、申請書(shū)一式三份，由所在院（系）領(lǐng)導小組審查、簽署意見(jiàn)后，報送學(xué)校領(lǐng)導小組辦公室。
一、項目基本情況 項 目 簡(jiǎn) 況
項目名稱(chēng) 基于 MFC 和 OpenGL 的空間曲面擬合技術(shù)的應用 項目類(lèi)別 理工類(lèi) 申請時(shí)間 2011 年 4 月 14 日 項
目
組 項目負責人 xx 性別 男 專(zhuān)業(yè) 自動(dòng)化 聯(lián)系電話(huà) xxxxxxxxxx 郵箱
指導教師
職稱(chēng)
院（系）
信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 主 要 成 員
不 含 負 責 人 姓
名 性別 所在院（系）
項目分工 簽字
男
信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院
系統設計
男
信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院
系統測試
男
信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院
企業(yè)交流
二、立項依據
曲線(xiàn)曲面的擬合問(wèn)題在理論研究和實(shí)際應用中常常遇到。模式識別和計算機視覺(jué)中,圖形(圖像)數據的模型擬合是一項基本的工作。在工程、統計和計算機圖形等方面也有著(zhù)廣泛的應用。CAD 和CAGD 的許多問(wèn)題都與擬合問(wèn)題有關(guān)。對給定數據點(diǎn)集進(jìn)行曲線(xiàn)或曲面的擬合在圖像處理、模式識別及計算機視覺(jué)中是一個(gè)重要的階段,例如邊的檢測、物體重構等。
二次曲線(xiàn)曲面由于其良好的幾何特性、較低的次數及靈活的控制參數,成為基本體素模型之一,在計算機圖形學(xué)和計算機輔助幾何設計等領(lǐng)域中起著(zhù)重要的作用。二次曲線(xiàn)曲面擬合在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中也得到廣泛應用。問(wèn)題要求用二次曲線(xiàn)曲面對平面或空間多個(gè)數據點(diǎn)進(jìn)行擬合是指在某種意義下誤差最小。解決擬合問(wèn)題的方法基本上分為兩類(lèi):目標函數基于代數距離和目標函數基于垂直距離。代數距離的最大好處就是計算快速,但通常情況下擬合效果不佳。而垂直距離是誤差距離中最準確的誤差距離,基于垂直距離的擬合也稱(chēng)為最好擬合,但由于問(wèn)題的非線(xiàn)性,迄今也沒(méi)有非常好的擬合方法,所以有必要做進(jìn)一步的研究。
本項目首先對曲線(xiàn)曲面擬合問(wèn)題的研究背景和意義,以及關(guān)于二次曲線(xiàn)曲面擬合問(wèn)題所做的相關(guān)工作和當前的研究現狀進(jìn)行說(shuō)明。
其次介紹了逆向工程中的曲線(xiàn)曲面擬合問(wèn)題以及一些已有的解決方法。對于有序點(diǎn)集的曲線(xiàn)擬合和無(wú)序散亂點(diǎn)集的曲線(xiàn)擬合方法進(jìn)行了綜述。
無(wú)序散亂點(diǎn)的曲線(xiàn)擬合是擬合問(wèn)題中的重要問(wèn)題,對于該問(wèn)題現在的工作有最小二乘擬合方法、模型擬合法、骨干法和離散算法四類(lèi)。按曲面表示形式分類(lèi),曲面重構算法大致可分為三類(lèi):網(wǎng)格類(lèi)方法、參數類(lèi)方法和隱式類(lèi)方法,文章對各類(lèi)方法作了詳細的綜述。并分析了以前解決曲線(xiàn)曲面擬合問(wèn)題所采用的算法,對典型性的算法進(jìn)行了較為詳細的分析求解。本項目解決二次曲線(xiàn)曲面擬合問(wèn)題的基本思想是最小二乘方法,所以項目中著(zhù)重介紹了最小二乘的基本思想。
OpenGL™ 是行業(yè)領(lǐng)域中最為廣泛接納的 2D/3D 圖形 API, 其自誕生至今已催生了各種計算機平臺及設備上的數千優(yōu)秀應用程序。OpenGL™ 是獨立于視窗操作系統或其它操作系統的，亦是網(wǎng)絡(luò )透明的。
在包含 CAD、內容創(chuàng )作、能源、娛樂(lè )、游戲開(kāi)發(fā)、制造業(yè)、制藥業(yè)及虛擬現實(shí)等行業(yè)領(lǐng)域中，OpenGL™ 幫助程序員實(shí)現在 PC、工作站、超級計算機等硬件設備上的高性能、極具沖擊力的高視覺(jué)表現力圖形處理軟件的開(kāi)發(fā)。
OpenGL 的前身是 SGI 公司為其圖形工作站開(kāi)發(fā)的 IRIS GL。IRIS GL 是一個(gè)工業(yè)標準的3D 圖形軟件接口，功能雖然強大但是移植性不好，于是 SGI 公司便在 IRIS GL 的基礎上開(kāi)發(fā)了 OpenGL。OpenGL 的英文全稱(chēng)是“Open Graphics Library”，顧名思義，OpenGL 便是“開(kāi)放的圖形程序接口”。雖然 DirectX 在家用市場(chǎng)全面領(lǐng)先，但在專(zhuān)業(yè)高端繪圖領(lǐng)域，OpenGL是不能被取代的主角。
MFC,微軟基礎類(lèi)(Microsoft Foundation Classes)，同 VCL 類(lèi)似，是一種 Application Framework，隨微軟 Visual C++ 開(kāi)發(fā)工具發(fā)布。目前最新版本為 9.0（截止 2008 年 11 月）。該類(lèi)庫提供一組通用的可重用的類(lèi)庫供開(kāi)發(fā)人員使用。大部分類(lèi)均從 CObject 直接或間接派生，只有少部分類(lèi)例外。
空間曲面擬合技術(shù)對各個(gè)研究領(lǐng)域有著(zhù)重要影響。本項目旨在使用 MFC 和 OpenGL 工具實(shí)現空間曲面擬合的應用。如下圖所示：
該足跡顏色變化表明了明顯的地勢特征，在實(shí)際系統分析中會(huì )嚴重影響分析的效率和結果，但是為了正確分析該鞋底花紋，我們需要擬合空間曲面，處理該 3D 模型。
這只是該技術(shù)應用的一個(gè)樣例，相信本研究成果的推出，將會(huì )影響 3D 曲面擬合應用的發(fā)展。
三、項目實(shí)施方案及實(shí)施計劃 1.項目技術(shù)路線(xiàn) （實(shí)施方案、實(shí)施辦法、具體實(shí)施計劃等）
實(shí)施方案：
指導老師進(jìn)行指導，學(xué)生實(shí)施，與企業(yè)的技術(shù)交流 實(shí)施辦法：
在負責人的領(lǐng)導下，嚴格按照項目開(kāi)發(fā)計劃進(jìn)行開(kāi)發(fā) 具體實(shí)施計劃 4 月中旬-5 月，資料收集，設備購置，系統設計 5-6 月代碼編寫(xiě)，系統測試 6 月中旬，項目完成 2．項目可行性分析 1）指導老師的強大技術(shù)支持 2)項目負責人的豐富閱歷和經(jīng)驗 3)良好的項目管理和團隊合作 4)學(xué)校學(xué)院的大力支持
3．項目預期成果和效果（包括成果形式、實(shí)施范圍等）
成果形式：1)一套三維曲面擬合的演示系統
2)一份系統說(shuō)明書(shū)
3)一篇關(guān)于 MFC+OpenGL 空間曲面擬合的技術(shù)文章 實(shí)施范圍：
1)科學(xué)研究
2)實(shí)際應用
3)在大連海事大學(xué)師生參考學(xué)習
4．本項目的特色與創(chuàng )新之處 特色：
3D 技術(shù)在空間曲面系統的應用 創(chuàng )新：
曲面擬合具體系統的應用
四．經(jīng)費預算 支
出
科
目 （含配套經(jīng)費）
金 額 （元）
計算根據及理由 合
計 11500 合計 書(shū)籍材料 500 市場(chǎng)調查，已有經(jīng)驗 企業(yè)調查 1000 市場(chǎng)調查，已有經(jīng)驗 不可見(jiàn)支出 500 已有經(jīng)驗 消耗品 500 已有經(jīng)驗 圖形加速卡 5000 市場(chǎng)通用調查 支持 OpenGL 的硬件設備 4000 市場(chǎng)價(jià)格
五．院（系）領(lǐng)導小組評審意見(jiàn)
組長(cháng)簽章：
七．學(xué)校辦公室意見(jiàn)
辦公室主任簽字：
八.學(xué)校領(lǐng)導小組意見(jiàn)
組長(cháng)簽章：
年
月
日
