[发明专利]一种基于几何要素的零件点云分割方法

说明书

本发明公开了一种基于几何要素的零件点云分割方法，主要步骤如下：建立IGES格式的零件模型和建立零件点云。对所述零件模型和所述零件点云进行配准。选定所述零件点云中的一点x_i，算所述点x_i到所述零件模型中每个面要素的距离。按照升序排列的距离，将每个距离对应的面要素按序存入堆中。找出所述点x_i在堆顶面要素上的投影点x_i'并判断所述投影点x_i'与所述堆顶面要素边界的关系。重复上述步骤，直到遍历所述零件点云中的所有点。根据建立的对应关系，将对应于同一面要素的点分割到同一点集。一个点集构成一个分割点云。

技术领域

本发明涉及精密测量领域，具体是一种基于几何要素的零件点云分割方法。

背景技术

点云是物体表面点数据的集合，是一种常用的模型表示方法。点云包含了模型所有表面的信息，其在误差分析、自由曲面重建、机器视觉等领域有着广泛的应用。在进行模型的相关分析时，针对的是模型的特定表面。因此，在分析时，需要从点云中分割出属于不同面片的点云子集。点云分割的实质是根据模型的特征信息，把对应于不同特征的点划分到同一点集。

目前，点云分割方法按照处理方式的不同可分为三类：基于边的方法、基于面的方法和基于聚类的方法。但是，大多数基于边的方法不仅会受到测量噪声的影响，还不易找准曲率变化不大的曲面的边界。在使用基于面的方法时，点云边缘容易产生变形，出现“过分割”和“欠分割”的问题。在使用基于聚类的方法时，可能找不准聚类的依据。同时，在聚类时，需要大量计算点的邻域信息。因此基于聚类的方法容易对稀疏的点云或密度不均的点云进行错误分割。

上述的方法在点云数据在提取出模型的特征信息，都依据的是点云的局部信息，从而实现点云的分割时，根据的是点云的局部信息。因此，上述方法的准确性较差。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种基于几何要素的零件点云分割方法，主要包括以下步骤：

1)确定需要进行点云分割的零件；

2)提取所述零件的几何要素；

进一步，所述几何要素包括所述零件的点、线和面。

3)根据所述几何要素建立IGES格式的零件模型；

4)在Auto Cad中输入所述零件模型；

5)对所述零件模型进行扫描，提取出所述零件模型的面要素；

6)对所述零件模型进行点采样；

7)根据步骤6中采样得到的点建立零件点云；

8)利用有向包围盒方法对所述零件模型和所述零件点云进行粗配准；

9)粗配准后，利用迭代最近点算法对所述零件模型和所述零件点云进行精配准；

10)精配准后，选定所述零件点云中的一点x_i；1≤i≤n

其中，x_i为所述零件点云中任一点；i为所述零件点云中点的序号，i的初始值为1；n为所述零件点云中点的总数；

11)根据步骤10得到的精配准结果，计算所述点x_i到所述零件模型中每个面要素的距离；

12)将计算得到的距离升序排列；将升序排列的距离存入VC++自带的容器Vector中；