曲面拟合(Point cloud to NURBS)软件介绍及教程（长期更新）

曲面拟合(Point cloud to NURBS)

是一个运行在 Windows系统上的独立的应用程序。该软件可以通过单击一个按钮将NURBS曲面拟合到点云/网格。软件有以下几个特色：

1.导入.点云文件，格式包括.pts, .xyz,.txt, .stl, .obj, .rsf ；

2.将点云/网格拟合成NURBS曲面；

3.将曲面导出为.igs文件；

4.拟合精度可控。可指定点与曲面之间的最大偏差阀值；

5.可控曲面平滑度。曲面的平滑度可有5级调整级别；

6. 处理大规模数据。目标曲面控制点数量可达到300X300，使程序能够适应大比例尺数据，例如用于测量的地形模型；

7.点云生成网格；将网格数据导出为.stl文件。

8.易于使用。只需单击一个按钮即可从点云创建曲面。

主要功能：

1.点云拟合曲面.

工具条图标：

或者菜单“曲面->点云拟合曲面”

对话框参数说明：

拟合方向：拟合方向（dx,y,dz）是拟合平面的法线。该方向用作拟合解决方案中的工作空间。拟合方向决定了曲面的质量。通常，程序将计算曲面拟合的最佳方向。但是，有时在某些情况下可能会很糟糕。拟合方向允许用户更改方向（dx、dy、dz）以获得更好的曲面生成。

旋转轴：用于调整曲面形态。可以分别绕N, U, V三个 方向旋转， 重新生成新的曲面。绕N旋转时， 曲面拟合方向不变，可以调节曲面UV线的走向；绕U或者V旋转时， 曲面拟合方向会改变，可以优化曲面拟合的位置；

角度（度）：设定每次旋转的角度值。按下右边向上的箭头按钮，曲面沿逆时针方向旋转；按下右边向下的箭头按钮，曲面沿顺时针方向旋转。

控制点数目：设置 U 向和 V 向的曲面控制点，该控制点数目将作为曲面拟合计算的初始数目。这是可选的，程序将默认计算合理的曲面控制点数目。

曲面次数：指定 U 向和 V 向的曲面次数，默认数为 U=3 和 V=3，最大次数为 U=8 和 V=8。

延伸：曲面在U方向和V方向的延伸值。用户视需要确定延伸值的大小。

最大偏差：点与面之间最大偏差的阈值。级别包括：无约束、0.5、0.1、0.0、0.001、0.05、0.3、1.0、0.0001；光滑度：曲面光滑度因子，选择一个光滑度等级来控制表面光滑度质量。级别包括：最高、高、中、低、最低；

计 算：每次按下“计算”按钮时程序的计算次数， 计算次数越多， 偏差值会越小。计 算（按钮）：单击此按钮可创建适合点云的曲面。成功拟合曲面后，您可以选择更小的“最大偏差”数并继续单击此选项以获取更高精度。

应用：单击此按钮可创建适合点云的曲面。成功拟合曲面后，您可以选择更小的“最大偏差”数并继续单击此选项以获取更高精度。

报告：单击此按钮可将每个点和表面之间的偏差值保存为 .txt 文件作为报告。

[学习视频1]：怎样在曲面拟合过程中调整曲面的控制点数目，曲面次数，曲面延伸值，曲面光滑度？怎样提高曲面拟合点云的精度 ？以下这个视频整体进行了演示说明。

[点云拾取控制框参数说明]

折线：此选项用于选择点云子集进行局部曲面拟合。用户在画图区画出多边形选择需要的点云子集拟合曲面。用法：按下鼠标左键，画图区会记下该点，移动鼠标到下一个合适的位置，再按下鼠标左键，画图区会将当前点与上一个点形成线段，如此反复，形成框住目标点云子集的多边形，按下鼠标右键，多边形内的点云子集将被选中，曲面自动生成。调整对画框中的参数，对该曲面进行调整。

排除已选：选中此按钮，对那些已被选中的点云子集进一步进行多边形拾取，以将不合理的点云从选择集中移除。

2.网格拟合曲面.

工具条图标：

或者菜单“曲面->网格拟合曲面”

对话框参数说明：

拓扑形状 : 网格模型的拓扑形状选项。如果你的网格模型在拓扑意义上象平面（这在数学上将表现为和平面拓扑同胚），就选择 “平面” ; 如果你的网格模型在拓扑意义上像圆柱 , 就选择”圆柱”.

设置控制点 : 这个复选框可让用户设置曲面的初始控制网格点值，如设置成 u = 43, v = 23 。这个按扭可为用户生成一个初始曲面，用户可在此基础上控制并生成曲面。如果用户输入合理的控制点数目将有助于曲面生成速度的加快。

当然，用户也可不关心这个复选框，网格控制点数目也会自动生成。

曲面次数 : 设置曲面在U-方向和V-方向的次数。

曲面延伸 : 设置曲面在U-方向和V-方向的延伸距离，可使曲面尺度大过网格模型。

最大偏差 : 曲面与网格间的最大偏离阀值。

光滑因子 : 控制曲面的光滑度。

计算: 点击这个按扭生成曲面。在曲面生成后，如果曲面与网格间的误差太大，通过修改 最大偏差 值并再次点击此按扭得到一张新的误差达到预定值的曲面。

3.点云生成网格.

工具条图标：

或者菜单“网格->平面拓扑点云构建网格”

对话框参数说明：（无对话框）

4.数据导出 (试用日期结束后此功能需要付费注册后激活)

将曲面导出为.igs文件；将网格导出为.stl文件；导出为RESURF文件定义格式.rsf;

教程1:如何将点云拟合成NURBS曲面

第1步：打开示例文件skidoo.xyz。您将看到点云模型，如下图所示。

第2步：单击菜单“曲面->点云拟合曲面”，将显示对话框。“拉伸方向”和“控制点编号”的某些参数已自动计算出来，您可以指定您认为更好的新参数值，或直接单击“应用”按钮创建新曲面。单击“应用”按钮后，等待一段时间，将生成拟合曲面。

底部RESURF输出消息报告“最大偏差：0.162620；平均偏差：0.018632’。这意味着点和曲面之间的最大偏差为0.16262，平均偏差为0.018632。

通过点击菜单”查看->模式->显示点集”, 取消点集显示， 可以查看曲面， 也可以旋转查看曲面：

第3步：进一步提高拟合精度。选择最大偏差设置为0.1，继续单击”计算“按钮。曲面会更新。

Resurf输出消息报告公差，如下图所示：

报告告诉用户点和曲面之间的最大偏差为0.084428，低于规定的阈值0.1。

第4步：单击“报告”按钮将偏差值保存为.txt文件。报告文件的格式为“点id、点（x、y、z）、曲面上的投影点（x、y、z）、uv值（u、v）、偏差距离”。

第5步：关闭对话框。单击菜单“查看->模式->显示曲面控制点”，可以看到曲面控制点网格。

第6步：单击菜单“文件->保存”，将曲面另存为.igs文件。

教程2:如何通过调整“拟合方向”改善曲面

第1步：打开示例文件expfunctional.txt。您将看到点云模型，如下图所示。

第2步：单击菜单“曲面->点云拟合曲面”，对话框显示。“拟合方向”和“控制点数目”的某些参数已自动计算出来，您可以给定您认为更好的新参数值，或直接单击“计算”按钮创建新曲面。单击“计算”按钮后，等待一段时间，将生成拟合曲面。下图是在单击带有默认参数值的““计算”按钮后创建的。但是，

由于默认的“拟合方向”矢量（0.864,0.002，-0.503）对于该模型不合理，因此该曲面不好。对点云模型进行观测后。最佳“拟合方向”应为（0,0,1.0），因此我们需要将“拟合方向”设置为（0,0,1.0）并重新装配曲面， 您也可以通过旋转寻找最优方向。

第3步：将拟合方向设置为（0，0，1.0）（参见下图），继续单击“计算”按钮。曲面将更新。

下图显示了更新后的曲面，结果得到了改进。

程序在输出消息对话框中报告最大偏差和平均偏差：

第4步：单击菜单“文件->保存”，将曲面另存为.igs文件。

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