[發明專利]一種基于物聯網的機電設備數字化重建方法及系統

在審

• 申請號: 202010868923.4
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112070881A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 吳堯才;陶杰;王長華;蔣銫琦;何霖杰;趙恒
• 申請（專利權）人: 浙江省機電設計研究院有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T19/20
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 趙紅霞

1.一種基于物聯網的機電設備數字化重建方法，其特征在于，所述基于物聯網的機電設備數字化重建方法包括：

步驟一，數據采集模塊利用掃描設備獲取機電設備的附件或零部件結構數據、圖紙或其他相關數據；圖像采集模塊利用旋轉的攝像設備采集機電設備的完整外部輪廓圖像；

步驟二，點云數據獲取模塊獲取機電設備的三維點云數據；中央控制模塊控制圖像處理模塊對采集的圖像進行處理，得到處理后的圖像集；

所述中央控制模塊控制圖像處理模塊對采集的圖像進行處理，得到處理后的圖像集包括：

(1)獲取采集的機電設備輪廓圖像，并從獲取的圖像中提取亮度分量；

(2)對所述亮度分量進行位數提升，根據所提升的亮度分量對所述圖像進行平坦區域檢測，判斷所述圖像中的每個像素是否處于平坦區域；

所述平坦區域檢測包括：

(2.1)計算每個目標像素的平坦度值；

(2.2)以所述目標像素為中心，按照預先設置的區域大小計算該預設區域內像素的所述平坦度值的最大值；

(2.3)將所述平坦度最大值與預設的閾值進行比較，如果所述平坦度最大值比所述閾值小，則所述目標像素需要進行平滑處理，反之，所述目標像素則不需要進行平滑處理；

(3)當所述像素處于平坦區域時，對所述像素進行平滑處理；通過抖動顯示將所述圖像中每個像素處理后的新亮度值轉變成低位，根據轉變后的亮度分量數據進行亮度分量合成；

(4)進行亮度分量合成后輸出平滑后的圖像；對平滑后的圖像進行增強、編碼、排序；并按照排序順序將圖像進行整理的，得到圖像集；

步驟三，區域數據融合模塊基于處理后的圖像集以及機電設備的三維點云數據獲取機電設備的區域點云數據；

步驟四，三維重建模塊基于獲取的機電設備輪廓圖像、區域點云數據以及零部件結構數據進行機電設備的數字化三維重建；

步驟五，顯示模塊對構建的機電設備數字化三維模型進行顯示。

2.如權利要求1所述基于物聯網的機電設備數字化重建方法，其特征在于，步驟二中，所述點云數據獲取模塊獲取機電設備的三維點云數據具體包括：

S11，獲取攝像設備采集的機電設備完整的外部輪廓圖像，對外部輪廓圖像進行前景目標分割；

S12，采用SfM算法對前景目標圖像進行攝像設備標定，得到初始化攝像設備參數，并采用集束優化的方法對初始化攝像設備參數進行優化，得到前景目標圖像優化后的相機參數；

S13，對前景目標圖像中的相同的角點特征進行匹配，得到多個初始角點特征匹配點對；

S14，采用高斯差分算子對前景目標圖像中的斑點特征進行檢測，并對前景目標圖像中的相同的斑點特征進行匹配，得到多個初始斑點特征匹配點對；

S15，通過前景目標圖像優化后的攝像設備參數對每個擴散特征點對進行逆向投影，得到多個擴散特征點對對應的三維空間點。

3.如權利要求2所述基于物聯網的機電設備數字化重建方法，其特征在于，所述步驟S13中，對前景目標圖像中的相同的角點特征進行匹配包括：

根據攝像設備參數計算待編碼圖像與云端聚類后相似圖像的視角相似性，確定參考圖像；

根據該參考圖像對應的三維點云模型生成該參考圖像與該待編碼圖像間的匹配像素對；

以匹配像素對作為預測塊中心生成待編碼圖像的預測。

4.如權利要求1所述基于物聯網的機電設備數字化重建方法，其特征在于，步驟(4)中，所述對平滑后的圖像進行增強包括：

(4.1)在平滑后的圖像的灰度級的直方圖數組的基礎上構建新的直方圖數組；

(4.2)將平滑圖像直方圖數組與構建的新的直方圖數組中各灰度級按照灰度級從大到小順序一一對應替換，得到重構的直方圖數組；

(4.3)對重構的直方圖數組進行累積求和，通過新灰度級構成新的增強圖像。