[發明專利]一種基于實測點云數據的飛機蒙皮窄端面提取方法

有效

• 申請號: 202010370838.5
• 申請日: 2020-05-06
• 公開（公告）號: CN111553909B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 汪俊;黃耀然;陳紅華;李紅衛
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/62
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 蘇良

1.一種基于實測點云數據的飛機蒙皮窄端面提取方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、獲取飛機蒙皮零件的實測點云數據；

步驟S2、采用柵格化處理，將實測點云數據分割成若干柵格點云數據；

步驟S3、針對每一柵格點云數據，計算柵格平面度，并通過設置平面度閾值，將平面柵格提取出來；

步驟S4、通過隨機采樣一致性算法，將平面柵格中屬于同一平面區域的柵格點云數據提取出來；具體步驟為：

步驟S401、將所有的平面柵格點云數據作為隨機采樣一致性算法的輸入，并設置參數，參數包括：

k_max：最大采樣次數；

Δd：柵格點云重心到平面的距離閾值；

Δθ：柵格點云法線與平面法線夾角的閾值；

η：概率閾值；

th：可以接受的平面點云模型中含有平面柵格的數目；

I_tmp：臨時存儲采樣過程中共面的柵格點云集合，初始化為空集；

num：I_tmp中平面柵格的數目，初始化為0；

I_out：后續擬合平面的點云集合，初始化為空集；

步驟S402、從平面柵格數據中隨機采樣1個平面柵格并擬合平面，將采樣到的平面柵格中的點加入到I_tmp中；

步驟S403、判斷其余未被采樣的平面柵格是否在所擬合的平面上，將與已擬合平面共面的柵格點云加入到I_tmp中；

步驟S404、判斷I_tmp中柵格數目num與th的大小，若numth，則將num替換th并將I_tmp中數據替換I_out中數據；否則，th和I_out保持原來狀態；

步驟S405、使用I_out來重新計算最大采樣次數k_max，判斷當前采樣次數是否大于k_max，若大于k_max，則執行步驟S406；否則，清空I_tmp，重新執行步驟S402至S405；

步驟S406、判斷I_out是否為空集，若不是空集，則輸出I_out；

步驟S407、將k_max、th、I_tmp、num和I_out設置為步驟S401中的狀態，不斷重復步驟S402至S406，直到輸入的平面柵格全部輸出；

步驟S5、采用迭代加權最小二乘算法，對平面區域的點云數據進行擬合，獲取最終平面。

2.根據權利要求1中所述的基于實測點云數據的飛機蒙皮窄端面提取方法，其特征在于，步驟S2中，柵格為正立方體，邊長設置為點云分辨率的5倍。

3.根據權利要求1中所述的基于實測點云數據的飛機蒙皮窄端面提取方法，其特征在于，步驟S3包括：

步驟S301、針對每一柵格點云數據，通過公式(1)計算柵格點云的協方差矩陣M；

公式(1)中，k表示柵格點云中所有點的數量，p_i表示柵格點云中第i點的坐標，i＝1,2,3……k；p_c表示柵格點云的重心坐標：

步驟S302、對協方差矩陣M進行特征值分解，得到特征值λ_j，其中，j＝1,2,3，且λ₁λ₂λ₃；計算柵格平面度，平面度計算公式為平面度閾值設置為0.01，將柵格平面度小于平面度閾值的柵格提取出來，作為平面柵格。

4.根據權利要求1所述的基于實測點云數據的飛機蒙皮窄端面提取方法，其特征在于，步驟S401中，k_max初始設置為與平面柵格數目相同，后續不斷更新；Δd設置為點云分辨率的2倍；Δθ設置范圍為5°～15°；η設置為99％；th設置為輸入平面柵格總數的10％。