工程图三维重建是一个涉及工程图学、计算机图形学、人工智能、图形图像处理、认知行为学、计算机辅助设计、应用数学等多个研究领域交叉的课题,也是近三十年来计算机图形图像处理技术研究的一个难点问题。它的研究有望实现工程图从二维图形到三维实体的自动转换,实现零件从投影视图或图像到实物的反求,对提高企业产品设计和制造的水平及快速响应市场的竞争能力、促进制造业信息化具有重要意义。 为了提高工程图重建算法的有效性和重建效率,本学位论文针对实际工程图样提出了基于语义理解与多粒度信息提取的三维重建方法。该方法与人理解工程图的形体分析法类似,将复杂形体看作是由若干个基元体的合成,通过分离基元的三视图,识别各类基元体的造型特征,分类重建基元,再按照基元之间的组合关系将基元体合成形体。论文内容包括对工程图语义理解、基元或组件的分解、信息获取、基元特征识别、基元体的分类构建、形体合成策略等工程图三维重建关键技术的研究。论文的研究工作获得了广东省自然科学基会项目(No.06007918)以及广东省科技计划项目(No.2005C1030038)的资金资助。 本学位论文的主要研究内容及创新性成果如下： 在图形识别的基础技术——视图环搜索方面,针对一般角度判别方法的不足,提出了基于分支路径的拓扑映射点坐标预比较的视图环搜索方法。该方法通过预先对映射点的坐标排序比较后剔除多分叉点的无效路径；基于拓扑映射的原理,将以往的对分支路径的角度比较转变为映射点的X坐标大小比较,并通过判别圆弧的半径大小和所处方位的情况,来解决具有相同切矢角的多圆弧路径走向的判别难题,不仅显著减少了计算量,而且提高了环搜索算法的适用性。 在基元特征识别方面,提出了基于视图环相似性判定的基元特征识别新方法：首先通过环搜索分离基元的三视图；接着对视图的轮廓环进行图形编码,计算各向视图轮廓环之间的图形相似度；利用投影知识判别基元的类型,并分类获取不同基元的特征造型信息；在基元体组合关系的特征识别方面,通过判别游离图元的特性,以此确定基元体之间的组合关系。 在形体合成策略方面,对不同类型和不同层次的基元分别采用不同的三维重建方法。在工程语义的引导下,先对基元的视图按连通域予以分离,再通过引入多粒度思想,分类获取不同层次基元的特征造型信息。对规则体,在获取定形尺寸的基础上按CSG算法直接由体构建；对截面扫描体,在获取截面面域和扫描路径(或高度)的基础上按扫描表示法由面到体来构建；对平面截切体,在获取各视图轮廓环和拉伸高度的基础上按体切削算法由面到体来构建；对于其它复杂的基元体才考虑用B-rep算法。此外,对基元体相切、相接和截切关系进行形位调整,提出了面向相交关系的形体合成技术。利用Obiect ARX2008和Visual C＃2.0开发了基于AutoCAD 2008平台的三维重建智能系统的应用模块,实现了上述算法,实例验证表明了本文算法的有效性。