[發(fā)明專利]基本圖元點(diǎn)云曲面的幾何形狀識(shí)別方法以及特征識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711229703.1
• 申請(qǐng)日: 2017-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN108010114B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李自勝;肖曉萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T15/00
• 分類號(hào): G06T15/00
• 代理公司: 成都中璽知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51233
• 代理人: 譚昌馳;邢偉

本發(fā)明提供了一種基本圖元點(diǎn)云曲面的幾何形狀識(shí)別方法以及特征識(shí)別方法。所述幾何形狀識(shí)別方法包括以下步驟：基于高斯映射法，利用高斯映像的特征顯著性對(duì)基本圖元分組，得到平面?圓柱面?圓錐面組和球面?圓環(huán)面組；通過高斯映像特征分析，識(shí)別平面?圓柱面?圓錐面組中的平面、圓柱面和圓錐面；構(gòu)建拉普拉斯貝爾特拉米算子，計(jì)算拉普拉斯貝爾特拉米算子的算子值，利用算子值均值和方差識(shí)別球面?圓環(huán)面組中的球面和圓環(huán)面。所述特征識(shí)別方法包括：識(shí)別基本圖元點(diǎn)云曲面幾何形狀；根據(jù)所述識(shí)別的基本圖元點(diǎn)云曲面幾何形狀，提取形狀幾何參數(shù)。本發(fā)明的有益效果包括識(shí)別方法簡單可行，針對(duì)性好，增強(qiáng)了參數(shù)提取的導(dǎo)向性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，用于曲面重構(gòu)技術(shù)，更具體地講，涉及一種基本圖元點(diǎn)云曲面的幾何形狀識(shí)別方法以及基本圖元點(diǎn)云曲面的特征識(shí)別方法。

背景技術(shù)

實(shí)物樣件表面由多張曲面片組合而成，點(diǎn)云模型經(jīng)分割之后形成多個(gè)相應(yīng)曲面片區(qū)域，由于區(qū)域沒有相應(yīng)的幾何信息，無法精確重構(gòu)出各曲面片，分析并研究點(diǎn)云曲面特征識(shí)別具有重要意義。傳統(tǒng)點(diǎn)云重構(gòu)方法不進(jìn)行曲面片識(shí)別，采用如隱函數(shù)等方法對(duì)點(diǎn)云模型進(jìn)行統(tǒng)一建模得到整體近似曲面，或者采用如三角剖分等方法進(jìn)行網(wǎng)格剖分建立點(diǎn)云拓?fù)潢P(guān)系。由于采用傳統(tǒng)點(diǎn)云重構(gòu)方法的曲面幾何形狀未知，重建過程無導(dǎo)向性，因此曲面重建精度不夠，曲面的局部特征無法準(zhǔn)確表達(dá)，進(jìn)而無法更好支持CAD\CAM\CAE后續(xù)處理。

實(shí)物樣件點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通常也被稱為散亂點(diǎn)云或無結(jié)構(gòu)點(diǎn)云，雖然空間上呈散亂狀，無拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但點(diǎn)云源于樣件表面，在空間上會(huì)呈現(xiàn)某種規(guī)律分布，分布特性蘊(yùn)含著點(diǎn)與點(diǎn)之間的約束關(guān)系。點(diǎn)云模型經(jīng)特征提取和區(qū)域分割后將形成獨(dú)立的曲面片，準(zhǔn)確識(shí)別這些曲面片的幾何形狀，可以有針對(duì)性地提取曲面片的幾何參數(shù)，從而精確提取曲面片特征，是完成點(diǎn)云模型精度重構(gòu)的重要過程之一。

曲面特征識(shí)別可分為兩個(gè)過程，第一是在點(diǎn)云數(shù)據(jù)上識(shí)別出曲面幾何形狀或圖元，第二是從已知形狀點(diǎn)云數(shù)據(jù)塊上提取形狀的幾何參數(shù)。現(xiàn)有曲面特征識(shí)別方法并沒有將兩個(gè)過程做明顯區(qū)分。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的之一在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個(gè)或多個(gè)問題。例如，本發(fā)明的目的之一在于提供一種基本圖元點(diǎn)云曲面幾何形狀識(shí)別方法可以易于區(qū)分基本圖元。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了一種基本圖元點(diǎn)云曲面幾何形狀識(shí)別方法，所述基本圖元可以包括平面、圓柱面、圓錐面、球面和圓環(huán)面，所述識(shí)別方法可以包括以下步驟：基于高斯映射法，利用高斯映像的特征顯著性對(duì)基本圖元分組，得到平面-圓柱面-圓錐面組和球面-圓環(huán)面組；通過高斯映像特征分析，識(shí)別平面-圓柱面-圓錐面組中的平面、圓柱面和圓錐面；構(gòu)建拉普拉斯貝爾特拉米算子，計(jì)算拉普拉斯貝爾特拉米算子的算子值，利用算子值均值和方差識(shí)別球面-圓環(huán)面組中的球面和圓環(huán)面，其中，

所述拉普拉斯貝爾特拉米算子為：

其中，Δ_Sf表示函數(shù)f在曲面S上的拉普拉斯貝爾特拉米算子，Δ定義為曲面S定義為r＝r(u,v)，(u,v)是參數(shù)(u＝u¹,v＝u²)，所述算子采用Einstein求和約定，α,β＝1或2，為度量矩陣，g^αβ＝(g_αβ)^-1，g＝det(g_αβ)。

本發(fā)明的另一方面提供了一種基本圖元點(diǎn)云曲面特征識(shí)別方法，所述特征識(shí)別方法包括根據(jù)上述所述的基本圖元點(diǎn)云曲面幾何形狀識(shí)別方法，識(shí)別基本圖元點(diǎn)云曲面幾何形狀；利用所述得到的幾何形狀表達(dá)式，根據(jù)點(diǎn)云坐標(biāo)數(shù)據(jù)，提取形狀幾何參數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的基本圖元點(diǎn)云曲面幾何形狀識(shí)別方法簡單可行，可以對(duì)幾何形狀的單一曲面片進(jìn)行幾何參數(shù)提取，針對(duì)性好，魯棒性強(qiáng)，提取精度高；根據(jù)本發(fā)明的點(diǎn)云曲面特征識(shí)別方法，將識(shí)別分階段進(jìn)行，避免了曲面擬合的盲目性，增強(qiáng)了參數(shù)提取的導(dǎo)向性。