[發明專利]實物表面采樣數據的邊界樣點識別方法在審

申請號：	201710540411.3	申請日：	2017-07-05
公開（公告）號：	CN107452065A	公開（公告）日：	2017-12-08
發明（設計）人：	孫殿柱;尹遜剛;李延瑞;徐昭	申請（專利權）人：	山東理工大學
主分類號：	G06T17/30	分類號：	G06T17/30
代理公司：	暫無信息	代理人：	暫無信息
地址：	255086 山東省淄***	國省代碼：	山東;37
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摘要：
搜索關鍵詞：	實物表面采樣數據邊界識別方法
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【說明書】：

技術領域

本發明提供一種實物表面采樣數據的邊界樣點識別方法，屬于產品的逆向工程領域。

背景技術

曲面重建技術是逆向工程中的核心技術，主要利用實物表面的采樣點集重構出原始曲面，采樣點集的邊界信息作為求解曲面的定義域，對后續曲面重建的質量有重要影響。

在逆向工程領域，采樣點集具有三維空間分布的不均勻的特點，對邊界樣點的識別，并不存在嚴格的數學表達模型。白仲棟等在學術期刊《機械科學與技術》2011,20(4): 481-483發表的學術論文“復雜曲面反求工程中邊界處理技術研究”中，將不同類型曲面的采樣點集投影到特定的參數曲面形成映射參數域，通過分割參數域提取曲面的邊界樣點，該方法僅適用于采樣點集為平面、柱面以及球面等特殊應用場景，難以推廣到更加復雜的情況。柯映林等在學術期刊《機械工程學報》2004,09:116–120上發表的論文“基于點云的邊界特征直接提取技術”，對曲面采樣數據的包圍盒進行空間柵格劃分，建立基于空間柵格的邊界提取模型，當數據量較大時，計算效率較低。孫殿柱等在學術期刊《農業機械學報》2013,44(12)，275–279+268上發表的學術論文“基于核密度估計的散亂點云邊界特征提取”中，基于核密度估計的方法計算目標樣點的模式點，以其與目標樣點的歐氏距離作為依據進行邊界樣點的判定，該方法對非均勻分布的采樣數據的適應性較差。

綜上所述，目前實物表面采樣點集的邊界樣點識別方法并不完整，難以適應非均勻分布的實物表面采樣點集的邊界識別，因此，提供一種識別能力與適應性較強的實物表面采樣數據的邊界樣點識別方法已成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明要解決的問題是：克服現有技術的不足，提供一種實物表面采樣數據的邊界樣點快速識別方法，準確地識別出邊界樣點。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是一種實物表面采樣數據的邊界樣點識別方法，其特征在于，步驟依次為：一、設實物表面采樣數據點集為M并為M構造KD樹三維空間索引結構；二、利用索引結構，查詢M中任一樣點x的近鄰點集λ(x) ；三、構造λ(x)的逼近平面P并將λ(x) 投影到P上，記投影點集為λ'(x)；四、為λ'(x)構造投影輪廓L(x)；五、判斷x的投影點x’是否位于L(x)上，若x’位于L(x)，則點x即為邊界樣點。

為實現發明目的，所述實物表面采樣數據的邊界樣點識別方法，其特征在于：針對實物表面采樣點集M，首先利用KD樹為其構造索引結構，查詢M中任一樣點x的近鄰點集λ(x) ，然后利用最小二乘擬合的方法構造λ(x)的逼近平面p，將p作為x處的切平面，并將λ(x)和點x投影到平面P上，得投影點集為λ'(x)。

為實現發明目的，所述實物表面采樣數據的邊界樣點識別方法，其特征在于：為投影點集λ'(x)構造外圍輪廓，具體步驟為1. 計算λ'(x)的凸包L_c(x)，將凸包邊作為原始輪廓線；2. 初始化 i←0，L(x)←φ；3.取線段，計算l_i的中點O，以O為圓心，以l_i的長度為直徑作圓，并統計落在圓內的點的個數n；4. 若 n=0，將l_i存入集合 L(x)，轉步驟7；若 n>0，在圓O內，查詢距離l_i最近的點a；5. 連接a點和l_i的兩個端點，構造新的輪廓線；6. 對新構造的輪廓線重復步驟3-5；7. i←i+1；8. 重復步驟2-7，直至遍歷完L_c(x)；最終所構造的二維平面的封閉多邊形L(x)即為λ'(x)外圍輪廓。