[发明专利]基于序列线性规划的叶片点云模型截面曲线直接构造方法

权利要求书

1.基于序列线性规划的叶片点云模型截面曲线直接构造方法，其特征是，包括以下步骤：

S1：由形态学创建散乱点云模型的三维图像，提取截面有序点集，经能量法光顺后构建3次B样条曲线；

S2：通过控制弦高将样条曲线离散为多个样点，在点云模型对应三维图像上创建每个样点的k邻域，并采用移动最小二乘法计算每个样点在点云模型上的垂足；

S3：建立截面样条曲线和点云模型之间的距离函数，计算一阶微分增量，构建序列线性规划模型，通过规划求解得到样条曲线控制点集的微分增量；

S4：将截面样条曲线的控制点集与微分增量相加得到新的控制点集，更新样条曲线。

2.根据权利要求1所述的基于序列线性规划的叶片点云模型截面曲线直接构造方法，其特征在于，所述步骤S1中从图像中提取截面有序点集的方法具体为：

(a)由从三维图像中截取的截平面，转换为二维图像；

(b)采用“十”字结构元对截平面图像进行腐蚀；

(c)对腐蚀前后图像进行减操作提取有序边界环，将像素转换为点集。

3.根据权利要求1所述的基于序列线性规划的叶片点云模型截面曲线直接构造方法，其特征在于，所述步骤S2中创建k邻域的方法具体为：

(a)计算样点在三维图像中的像素坐标g，以其为中心，通过半径为R＝3的球形结构元获取邻近点集，若点数超过k，则转到步骤(c)，否则继续执行下一步；

(b)在(R,R+1]的结构元中继续获取相关点集，直至点数超过k；

(c)选择欧氏距离最近k个点作为样点的k邻域。

4.根据权利要求1所述的基于序列线性规划的叶片点云模型截面曲线直接构造方法，其特征在于，所述的步骤S3中建立截面样条曲线和点云模型之间的距离函数，计算一阶微分增量的方法为：

d_q,P(w+Δw)＝‖q(w+Δw)-q^⊥‖₂

式中，d_q,P(w+Δw)表示样条曲线上的样点q到点云模型P的距离，w为样条曲线的控制点集，Δw为控制点集的微分增量，q(w+Δw)表示控制点集发生微分扰动后的样点，q^⊥表示垂足，且认为控制点集发生微分扰动前后，垂足不变。

5.根据权利要求1所述的基于序列线性规划的叶片点云模型截面曲线直接构造方法，其特征在于，所述的步骤S3中构建序列线性规划模型具体为：

通过误差ξ控制样条曲线上每个样点的距离函数，对误差ξ建立优化模型为，

minξ

s.t.|d_qi,P(w)|≤ξ,i<1,2,…,N

其中，d_qi,P(w)表示样条曲线每个样点和点云模型之间的距离，N表示样条曲线上离散的样点数；

通过截面曲线和点云模型之间的一阶微分增量，将上述优化模型转换为线性序列规划模型进行求解。

6.根据权利要求1所述的基于序列线性规划的叶片点云模型截面曲线直接构造方法，其特征在于，所述步骤S2～S4重复迭代执行，直至截面样条曲线满足预定的容差。

7.根据权利要求1所述的基于序列线性规划的叶片点云模型截面曲线直接构造方法，其特征在于，所述叶片点云模型通过非接触式测量获取。