实物表面采样数据的边界样点识别方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107452065A(43)申请公布日2017.12.08(21)申请号201710540411.3(22)申请日2017.07.05(71)申请人山东理工大学地址255086山东省淄博市高新技术开发区高创园A座313室(72)发明人孙殿柱尹逊刚李延瑞徐昭(51)Int.Cl.G06T17/30(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称实物表面采样数据的边界样点识别方法(57)摘要本发明提供一种实物表面采样数据的边界样点识别方法，属于产品的逆向工程领域，其特征在于：对实物表面进行扫描获取采样点云数据M，为采样数据M构建KD树索引结构；选取M中任意目标样点，基于KD树快速获取目标样点的近邻数据，并基于目标样点的近邻点集构造目标样点处的切平面，将目标样点及其近邻点集投影到该切平面上；构造投影点集的外围轮廓，如果目标样点的投影点位于所构造的外围轮廓上，则目标样点即为边界样点。CN107452065ACN107452065A权利要求书1/1页1.一种实物表面采样数据的边界样点识别方法，其特征在于：一、设实物表面采样数据点集为M并为M构造KD树三维空间索引结构；二、利用索引结构，查询M中任一样点x的近邻点集λ(x)；三、构造λ(x)的切平面P并将点x和λ(x)投影到P上，记投影点集为λ'(x)；四、为投影点集λ'(x)构造外围轮廓L(x)；五、判断x的投影点x’是否位于L(x)上，若x’位于L(x)，则点x即为边界样点。2.如权利要求1所述的实物表面采样数据的边界样点识别方法，其特征在于：在步骤四中，构造局部投影点集λ'(x)的外围轮廓，具体为1.计算λ'(x)的凸包Lc(x)，将凸包边作为原始轮廓线；2.初始化i←0，L(x)←φ；3.取线段，计算li的中点O，以O为圆心，以li的长度为直径作圆，并统计落在圆内的点的个数n；4.若n=0，将li存入集合L(x)，转步骤7；若n>0，在圆O内，查询距离li最近的点a；5.连接a点和li的两个端点，构造新的轮廓线；6.对新构造的轮廓线重复步骤3-5；7.i←i+1；8.重复步骤2-7，直至遍历完Lc(x)；最终L(x)即为λ'(x)外围轮廓。2CN107452065A说明书1/3页实物表面采样数据的边界样点识别方法技术领域[0001]本发明提供一种实物表面采样数据的边界样点识别方法，属于产品的逆向工程领域。背景技术[0002]曲面重建技术是逆向工程中的核心技术，主要利用实物表面的采样点集重构出原始曲面，采样点集的边界信息作为求解曲面的定义域，对后续曲面重建的质量有重要影响。[0003]在逆向工程领域，采样点集具有三维空间分布的不均匀的特点，对边界样点的识别，并不存在严格的数学表达模型。白仲栋等在学术期刊《机械科学与技术》2011,20(4):481-483发表的学术论文“复杂曲面反求工程中边界处理技术研究”中，将不同类型曲面的采样点集投影到特定的参数曲面形成映射参数域，通过分割参数域提取曲面的边界样点，该方法仅适用于采样点集为平面、柱面以及球面等特殊应用场景，难以推广到更加复杂的情况。柯映林等在学术期刊《机械工程学报》2004,09:116–120上发表的论文“基于点云的边界特征直接提取技术”，对曲面采样数据的包围盒进行空间栅格划分，建立基于空间栅格的边界提取模型，当数据量较大时，计算效率较低。孙殿柱等在学术期刊《农业机械学报》2013,44(12)，275–279+268上发表的学术论文“基于核密度估计的散乱点云边界特征提取”中，基于核密度估计的方法计算目标样点的模式点，以其与目标样点的欧氏距离作为依据进行边界样点的判定，该方法对非均匀分布的采样数据的适应性较差。[0004]综上所述，目前实物表面采样点集的边界样点识别方法并不完整，难以适应非均匀分布的实物表面采样点集的边界识别，因此，提供一种识别能力与适应性较强的实物表面采样数据的边界样点识别方法已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。发明内容[0005]本发明要解决的问题是：克服现有技术的不足，提供一种实物表面采样数据的边界样点快速识别方法，准确地识别出边界样点。[0006]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种实物表面采样数据的边界样点识别方法，其特征在于，步骤依次为：一、设实物表面采样数据点集为M并为M构造KD树三维空间索引结构；二、利用索引结构，查询M中任一样点x的近邻点集λ(x)；三、构造λ(x)的逼近平面P并将λ(x)投影到P上，记投影点集为λ'(x)；四、为λ'(x)构造投影轮廓L(x)；五、判断x的投影点x’是否位于L(x)上，若x’位于L(x)，则点x即为边界样点。[0007]为实现发明目的，所述实物表面采样