[發明專利]一種三維重建系統中基于三視圖分類的孔洞識別方法

無效

• 申請號: 201010113744.6
• 申請日: 2010-02-25
• 公開（公告）號: CN101782963A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 顧永明;趙會波
• 申請（專利權）人: 永凱軟件技術(上海)有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06F17/50;G06T17/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術領域：

本發明涉及一種三維重建系統中基于三視圖分類的孔洞識別方法。該方法可以將各種CAD繪圖軟件中得到的機械零件的三視圖，或在由基于草圖的智能CAD實體造型系統導出的工程圖中自動識別其包含的孔洞特征。特別對匹配精度高，幾何與拓撲信息完整的工程三視圖尤為有效。該方法可廣泛應用于基于工程圖的三維重建系統或過程當中，也可用于人工智能、計算機視覺、工業自動化檢測、數控加工、逆向工程及其它計算機輔助設計與制造領域。

技術背景：

在計算機輔助設計與制造(CAD/CAM)領域中，出現最早的三維造型系統就是二十世紀六、七十年代的基于線框模型的表示系統，線框作為最簡便的形體表示方式，能表達形體的基本幾何信息和某些特定的拓撲關系。二十世紀七、八十年代以后，隨著計算機技術的高速發展，CAD/CAM技術也有了較大發展，先后出現了基于二維草圖，面向實體的三維輔助設計系統，如CATIA，UG?NX，Pro/E，SolidWorks等。其中出現的表面模型和實體模型等表示方法，都表達了零件更多的空間特性，給設計帶來了驚人的方便性。另一方面，隨著計算機技術與人工智能的發展，基于工程圖的智能CAD/CAE/CAM系統在工業領域越來越受到重視，如何將設計草圖的快速地轉換成理想的三維形體，必將成為CAD/CAM一個重要的研究領域。無論是現在還是將來的CAD/CAM系統，基于工程圖的三維重建系統，都是非常重要的研究課題。就是從工程圖三視圖中提取數據的幾何和拓撲信息再轉化為實體特征。本方法在相關理論的基礎上，給出了利用基環嵌套關系判定孔洞特征的具體方法，為孔洞特征識別提供了新的具體實施例。特征識別方法作為三維造型技術的基礎，可以在相當大的程度上簡化三維產品的設計工作，節省資源、節約人力成本，也為其他CAD/CAM系統提供了更多的便利和更大的發展空間。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種在三維重建系統或過程中實現孔洞特征自動識別的具體方法，主要步驟是在工程三視圖上，分割視圖，提取no-Touch基環，嵌套關系判定，確定視圖種類，匹配三元組以及產生孔洞特征。

一種三維重建系統中基于三視圖分類的孔洞特征識別方法，其特征在于它是在由廣域網連接的客戶端和服務器端之間實現的，在三維重建的過程中基于三視圖分類的策略和結果，利用基環三元組之間的嵌套關系來自動識別目標形體三視圖上的孔洞特征。本發明方法具體包括如下步驟：

A在客戶端輸入形體的三視圖，讀取三視圖文件中的信息并以二維點表和二維線段表形式存儲，并發送到服務器端。

B在服務器端對三視圖進行視圖分割，在二維線段表中提取no-Touch基環，即首尾相連的兩兩不同的邊組成的環且與其它基環不存在公共邊，并存儲到基環表中。

C在服務器端對在同一支撐平面上的基環進行位置包含關系的判斷，確定各個基環之間的嵌套關系，標記每個基環所在的層數，根據層數建立基環嵌套關系表。

D在服務器端按照基環嵌套關系表中no-Touch基環在三視圖中的位置和數量，確定三視圖的種類，共分為五類。根據三視圖的種類，確定形體三視圖的孔洞識別策略。

E在服務器端根據視圖種類和提取no-Touch基環的情況，確定三視圖中的主特征視圖和從特征視圖，將主特征視圖中的基環與另外兩個從特征視圖中的基環進行投影匹配，生成基環匹配三元組表。根據視圖種類和三元組之間關系，判別形體中的孔洞特征，輸出給客戶端。

所述的三維重建系統中基于三視圖分類的孔洞識別方法，其特征在于步驟A進一步包括：

A1在客戶端輸入的目標形體的三視圖是由圖紙掃描并矢量化得到，或者由二維CAD繪圖軟件產生的DXF文件；

A2二維點表和二維線表的讀取數據，它是根據輸入的圖形文件，遍歷其中的點、線段圖形元素，采用完全自動方式生成二維點表和二維線段表，存貯并發送到服務器端。

所述的三維重建系統中基于三視圖分類的孔洞識別方法，其特征在于步驟B其過程進一步包括：

B1采用包圍盒合并方法分割并判別視圖：遍歷所有線段，求出線段的包圍盒，并判斷包圍盒之間是否相交，如果相交則將包圍盒進行合并；遍歷結束得到兩兩互不相交的三個包圍盒，將滿足X方向坐標最大的作為側視圖的包圍盒，Y方向最小的作為俯視圖的包圍盒，余下的為正視圖的包圍盒，則在正視圖包圍盒內的所有點和線段屬于主視圖，在側視圖包圍盒內的所有點和線段為側視圖，在俯視圖包圍盒內的所有點和線段為俯視圖。