[發(fā)明專(zhuān)利]基于特征點(diǎn)立體匹配的曲面外觀形狀檢測(cè)VR系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611078623.6
• 申請(qǐng)日: 2016-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106595518A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)里
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中航華東光電（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/24
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/24
• 代理公司: 上海宣宜專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙)31288
• 代理人: 劉君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種VR(Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實(shí))系統(tǒng)，特別是涉及一種基于特征點(diǎn)立體匹配的曲面外觀形狀檢測(cè)VR系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前工業(yè)領(lǐng)域，尤其是機(jī)械結(jié)構(gòu)加工制造領(lǐng)域，針對(duì)大型的曲面(體)外觀外形的質(zhì)量檢測(cè)，是一個(gè)比較復(fù)雜的難題，如針對(duì)各種不規(guī)則曲面(異形)加工、制造的后期外觀外形質(zhì)量檢測(cè)。對(duì)具有整體協(xié)調(diào)要求的大型復(fù)雜曲面的宏觀形狀檢測(cè)/測(cè)量問(wèn)題，目前仍是國(guó)內(nèi)外檢測(cè)/測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域尚未完全解決的問(wèn)題。大型復(fù)雜曲面的宏觀形狀測(cè)量問(wèn)題是具有重要理論意義和廣闊應(yīng)用前景的實(shí)際課題。例如，飛機(jī)機(jī)翼曲面的宏觀形狀對(duì)飛機(jī)整體性能而言至關(guān)重要，解決其快速外形形狀檢測(cè)問(wèn)題有助于提高飛機(jī)的空氣動(dòng)力性能、形式性能和壽命、降低油耗、節(jié)約能源，更重要的是有助于加速飛機(jī)產(chǎn)品更新?lián)Q代周期。一般都是采用專(zhuān)用的、價(jià)格高昂的大型定位、測(cè)量設(shè)備完成，操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下，對(duì)操作者有很高的技術(shù)門(mén)檻。

目前現(xiàn)有的外觀外形檢測(cè)(測(cè)量技術(shù))方法，有激光自動(dòng)測(cè)量技術(shù)、應(yīng)用圖像編碼器三維曲面測(cè)量、或復(fù)雜的數(shù)學(xué)和算法建模進(jìn)行匹配，這些設(shè)備機(jī)械電子結(jié)構(gòu)、機(jī)電控制相當(dāng)復(fù)雜、專(zhuān)業(yè)技術(shù)門(mén)檻極高、操作人員需要很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和需要長(zhǎng)時(shí)間的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖形圖像以及虛擬可視化技術(shù)的發(fā)展，各種可視化的三維顯示，如虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，也得到快速發(fā)展，但目前這些顯示只能用于觀察并不能直接用于外觀外形的監(jiān)測(cè)和測(cè)量。目前工業(yè)測(cè)量上急需要一種簡(jiǎn)便的可視化的大型曲面(體)外形檢測(cè)/測(cè)量設(shè)備，這種設(shè)備可以將個(gè)體化的(異型)曲面(體)虛擬結(jié)構(gòu)圖像與真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行匹配，同時(shí)可根據(jù)測(cè)量者的最佳觀察需要進(jìn)行可視化調(diào)整(顯示屬性)，如3D成像的透明度、色彩、特征點(diǎn)等，以便更好地與實(shí)際物體進(jìn)行三維空間的立體匹配，從而達(dá)到外形形狀的檢測(cè)和測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于特征點(diǎn)立體匹配的曲面外觀形狀檢測(cè)VR系統(tǒng)，其能夠用于工業(yè)曲面外觀形狀檢測(cè)，將設(shè)計(jì)過(guò)程和檢測(cè)過(guò)程結(jié)合在一起，解決了現(xiàn)有技術(shù)和方法無(wú)法對(duì)特殊曲面或部件之間的遮擋、重疊部分檢測(cè)的問(wèn)題，操作簡(jiǎn)便使用成本低，適用于普通操作人員。

本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的：一種基于特征點(diǎn)立體匹配的曲面外觀形狀檢測(cè)VR系統(tǒng)，其包括3D重建處理系統(tǒng)、VR設(shè)備、交互系統(tǒng)，3D重建處理系統(tǒng)讀取原始3D設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)VR設(shè)備上的攝像裝置實(shí)時(shí)顯示被測(cè)量構(gòu)件，采集到的數(shù)據(jù)傳到3D重建處理系統(tǒng)進(jìn)行特征點(diǎn)匹配，同時(shí)可根據(jù)測(cè)量者不斷調(diào)整，經(jīng)交互系統(tǒng)確認(rèn)后，生成最終的可視化的3D顯示數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)最終顯示在VR設(shè)備上，3D顯示數(shù)據(jù)可以通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)連接的通信方式傳輸圖像數(shù)據(jù)，測(cè)量者通過(guò)觀察VR設(shè)備上顯示的可視化特征點(diǎn)和物理世界中的構(gòu)件上的特征點(diǎn)進(jìn)行最佳3D匹配，從而確定此被測(cè)構(gòu)建是否符合外形尺寸的質(zhì)量要求。

優(yōu)選地，所述3D重建處理系統(tǒng)由高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和圖像圖形處理算法組成，圖像圖形算法根據(jù)被測(cè)量部件的3D設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，提取被測(cè)量部位3D/2D空間信息和特征信息，根據(jù)測(cè)量者確認(rèn)或交互確認(rèn)，最終生成待匹配的可視化圖形圖像數(shù)據(jù)，供VR設(shè)備顯示。

優(yōu)選地，所述VR設(shè)備指導(dǎo)操作者用來(lái)進(jìn)行虛實(shí)3D特征點(diǎn)匹配的的可視化顯示，可提供2D或3D實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)或靜止圖形圖像數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述交互系統(tǒng)包括3D重建處理系統(tǒng)和操作者的交互，用于和PC系統(tǒng)相連接的鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、手柄、遙控器等輸入設(shè)備的交互輸入輸出，也用于和操作著對(duì)于VR數(shù)據(jù)的交互確認(rèn)過(guò)程。

優(yōu)選地，所述3D重建處理系統(tǒng)可以是任何具有信息處理功能的通用處理器、DSP、FPGA，GPU承擔(dān)核心數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換、變換。

優(yōu)選地，所述VR設(shè)備可以是具有和3D重建處理系統(tǒng)進(jìn)行某種直接或者間接、有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)的連接，在線(xiàn)或離線(xiàn)進(jìn)行連接的顯示設(shè)備，可以和3D重建處理系統(tǒng)進(jìn)行基于通用數(shù)據(jù)線(xiàn)的連接，也可以是基于wifi的連接，也可以是進(jìn)行專(zhuān)業(yè)視頻數(shù)據(jù)線(xiàn)的連接，傳輸數(shù)據(jù)格式可以是基于網(wǎng)絡(luò)包的數(shù)據(jù)，也可以是基于并行或串行的視頻數(shù)據(jù)或圖像格式的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明能夠用于工業(yè)曲面外觀形狀檢測(cè)，將設(shè)計(jì)過(guò)程和檢測(cè)過(guò)程結(jié)合在一起，解決了現(xiàn)有技術(shù)和方法無(wú)法對(duì)特殊曲面或部件之間的遮擋、重疊部分檢測(cè)的問(wèn)題，操作簡(jiǎn)便使用成本低，適用于普通操作人員。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明基于特征點(diǎn)立體匹配的曲面外觀形狀檢測(cè)VR系統(tǒng)的原理圖。

圖2位本發(fā)明中3D重建處理系統(tǒng)的處理流程圖。

圖3位本發(fā)明中3D重建處理系統(tǒng)的原理圖。