專利名稱：產(chǎn)品模型散亂點(diǎn)云邊界特征提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種產(chǎn)品模型散亂點(diǎn)云邊界特征提取方法，屬于產(chǎn)品逆向工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在逆向工程領(lǐng)域，通常采用激光掃描儀等數(shù)據(jù)采集設(shè)備獲取產(chǎn)品實(shí)體模型表面的散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)，產(chǎn)品模型散亂點(diǎn)云邊界特征是產(chǎn)品實(shí)體表面邊界區(qū)域的采樣點(diǎn)，它不僅作為表達(dá)曲面的重要幾何特征，而且作為求解曲面的定義域，對產(chǎn)品模型曲面重建的品質(zhì)和精度起著重要作用，邊界特征提取技術(shù)在逆向工程領(lǐng)域中的文物復(fù)原、曲面拼接、點(diǎn)云補(bǔ)洞等方面得到廣泛應(yīng)用。對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，李江雄在學(xué)術(shù)期刊《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程》2000，·29(2)，P26-28上發(fā)表的學(xué)術(shù)論文“反求工程中復(fù)雜曲面邊界線的自動提取技術(shù)”及白仲棟等在學(xué)術(shù)期刊《機(jī)械科學(xué)與技術(shù)》2001,20 (4)，P481-483上發(fā)表的學(xué)術(shù)論文“復(fù)雜曲面反求工程中的邊界處理技術(shù)研究”中，根據(jù)產(chǎn)品實(shí)體原始曲面特征對散亂點(diǎn)云進(jìn)行投影，在投影面上對投影點(diǎn)進(jìn)行柵格劃分并根據(jù)幾何判據(jù)提取邊界點(diǎn)，將其還原到三維空間即可獲取邊界特征。此類方法僅適用于符合投影面特征的散亂點(diǎn)云，局限性大?？掠沉值仍趯W(xué)術(shù)期刊《機(jī)械工程學(xué)報》2004，9 (40)，P116-120上發(fā)表的學(xué)術(shù)論文“基于點(diǎn)云的邊界特征直接提取技術(shù)”中，首先以點(diǎn)云密度為基本參數(shù)將散亂點(diǎn)云的包圍盒劃分為空間柵格，通過種子邊界柵格的識別和生長算法查詢邊界柵格并從中提取邊界特征，該算法由于采用單一的點(diǎn)云密度無法反映散亂點(diǎn)云中樣點(diǎn)的整體分布狀況，所劃分的空間柵格可能出現(xiàn)部分柵格內(nèi)部樣點(diǎn)過多或某些內(nèi)部柵格為空的情況，導(dǎo)致所提取的邊界特征存在較多的邊界點(diǎn)缺失及噪聲點(diǎn)，此外從邊界柵格中提取邊界點(diǎn)的過程過于繁瑣，需要根據(jù)柵格所包含樣點(diǎn)分布的幾何特征區(qū)分多種邊界柵格類型，增加了算法實(shí)現(xiàn)的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種產(chǎn)品模型散亂點(diǎn)云邊界特征提取方法，快速、準(zhǔn)確提取產(chǎn)品模型散亂點(diǎn)云的邊界特征。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種產(chǎn)品模型散亂點(diǎn)云邊界特征提取方法，其特征在于步驟依次為1)基于R*-樹建立產(chǎn)品模型點(diǎn)云的動態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)；
2)采用動態(tài)擴(kuò)展空心球算法查詢目標(biāo)樣點(diǎn)的A近鄰點(diǎn)集，確定包含A近鄰點(diǎn)集的最小空心球半徑r ；3)根據(jù)目標(biāo)樣點(diǎn)近鄰點(diǎn)集的幾何特征確定其分布狀況，通過目標(biāo)樣點(diǎn)近鄰點(diǎn)集的缺失情況判斷其是否為邊界點(diǎn)，識別點(diǎn)云邊界特征。為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，所述的產(chǎn)品模型散亂點(diǎn)云邊界特征提取方法，在步驟3)中，根據(jù)目標(biāo)樣點(diǎn)近鄰點(diǎn)集的幾何特征確定其分布狀況，通過目標(biāo)樣點(diǎn)近鄰點(diǎn)集的缺失情況判斷其是否為邊界點(diǎn)，具體方法是設(shè)ζ為散亂點(diǎn)云中任一點(diǎn)，其A近鄰點(diǎn)集的向量集合為
公=㈨拉^}，依據(jù)核密度估計(jì)公式及其梯度估計(jì)公式，提取出點(diǎn)集模式點(diǎn)的計(jì)算公式
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)品模型散亂點(diǎn)云邊界特征提取方法，其特征在于步驟依次為1)基于R*-樹建立產(chǎn)品模型散亂點(diǎn)云的動態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)；2)采用動態(tài)擴(kuò)展空心球算法查詢目標(biāo)樣點(diǎn)的左近鄰點(diǎn)集，確定包含々近鄰點(diǎn)集的最小空心球半徑r ；3)根據(jù)目標(biāo)樣點(diǎn)近鄰點(diǎn)集的幾何特征確定其分布狀況，通過目標(biāo)樣點(diǎn)近鄰點(diǎn)集的缺失情況判斷其是否為邊界點(diǎn)，識別點(diǎn)云邊界特征。
2.如權(quán)利要求I所述的產(chǎn)品模型散亂點(diǎn)云邊界特征提取方法，其特征在于在步驟3)中，根據(jù)目標(biāo)樣點(diǎn)近鄰點(diǎn)集的幾何特征確定其分布狀況，通過目標(biāo)樣點(diǎn)近鄰點(diǎn)集的缺失情況判斷其是否為邊界點(diǎn)，具體方法是設(shè)ζ為散亂點(diǎn)云中任一點(diǎn)，其A近鄰點(diǎn)集的向量集合為 ，依據(jù)核密度估計(jì)公式及其梯度估計(jì)公式，提取出點(diǎn)集模式點(diǎn)的計(jì)算公式 其中，A為核函數(shù)#Cr)的帶寬，取值為包含目標(biāo)樣點(diǎn)々近鄰點(diǎn)集的最小空心球半徑，函數(shù)《Cr)滿足g(r)=-A^(x),其中々Cr)為核函數(shù)#0)的輪廓函數(shù)，滿足i<||x|f) =Z(x) , F(X)為k Cr)的導(dǎo)數(shù),通過計(jì)算公式獲得目標(biāo)樣點(diǎn)k近鄰點(diǎn)集的模式點(diǎn)m Cr),計(jì)算模式點(diǎn)到目標(biāo)樣點(diǎn)的距離￠/=1 kCr) - I，求解距離Or與核函數(shù)帶寬力的比值e,將e與預(yù)設(shè)閾值—比較,若e >￡■,則目標(biāo)樣點(diǎn)為邊界點(diǎn)；否則目標(biāo)樣點(diǎn)為內(nèi)部點(diǎn)L取值范圍為O. 2 0. 3。
全文摘要
本發(fā)明提供一種產(chǎn)品模型散亂點(diǎn)云邊界特征提取方法，其特征在于基于R*-樹建立產(chǎn)品模型散亂點(diǎn)云的動態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)，采用動態(tài)擴(kuò)展空心球算法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)樣點(diǎn)的k近鄰點(diǎn)集查詢，將k近鄰點(diǎn)集的空心球半徑作為帶寬，利用核密度估計(jì)求解k近鄰點(diǎn)集的模式點(diǎn)，計(jì)算模式點(diǎn)到目標(biāo)樣點(diǎn)的距離與空心球半徑的比值，將其與給定閾值進(jìn)行比較判斷目標(biāo)樣點(diǎn)是否為邊界點(diǎn)，進(jìn)而識別散亂點(diǎn)云邊界特征。采用本方法可快速、準(zhǔn)確提取產(chǎn)品模型散亂點(diǎn)云的邊界特征。
文檔編號G06F17/30GK102881015SQ201210332538
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者孫殿柱, 史陽, 白銀來, 李聰 申請人:山東理工大學(xué)