[发明专利]基于三维点云的喷涂工件建模方法

说明书

基于三维点云的喷涂工件建模方法，包括：通过深度相机Kinectv2扫描得到喷涂工件点云模型；基于统计学方法对喷涂工件点云模型进行滤波以去除噪声点；在体素栅格法中加入了提出的边缘保持算法对喷涂工件点云模型进行精简，这在保证喷涂工件点云模型边缘特征不被破坏的前提下减少了数据量；基于移动最小二乘法对喷涂工件的点云模型进行平滑；通过贪婪投影三角化算法将喷涂工件的点云模型重建成实体模型。本发明能对任意形状的喷涂工件进行建模并且在准确还原喷涂工件的形状的基础上提高了建模的效率。

技术领域

本发明涉及自动化喷涂领域，具体涉及喷涂行业各种类型工件的建模。

背景技术

喷涂行业逐渐向自动化方向转型，喷涂工件建模技术作为自动喷涂的基础正 在得到越来越广泛的研究。现在主流的喷涂工件建模方法主要有3种，第一种是 参数曲面建模方法，这种方法通过数学表示式来逼近喷涂工件模型，数学表达式 的复杂程度能够直接反映出建模的精度，然而现在喷涂工件表面的几何特征已经 越来越复杂，在这种情况下，参数曲面建模方法虽然有很好的建模精度但是表示 形式过于复杂，降低了建模的效率；第二种是基于CAD模型曲面建模方法，这 种方法在喷涂前需要事先准备好喷涂工件的CAD模型，一旦喷涂工件的CAD 模型丢失则无法进行现场获取，喷涂的实时性难以得到保障；第三种是基于工件 扫描系统的曲面建模方法，这是一种逆向工程技术，通过三维测量传感器获取喷 涂工件的点云模型，再通过一系列的重建技术将喷涂工件点云模型重建，这种建 模方法能对任意形状的工件进行建模且具有很好的实时性，正在得到越来越广泛 的应用。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，提供基于三维点云的喷涂工件建模方 法。

本发明通过以下技术方案实现：首先使用深度相机Kinect v2扫描得到喷涂 工件的点云模型；然后基于统计学方法对点云模型进行滤波以去除噪声点；其次 在用体素栅格法对点云模型进行精简的同时加入了提出的边缘保持算法；然后基 于移动最小二乘法对点云模型进行平滑；最后通过贪婪投影三角化算法将点云模 型重建成实体模型。

基于三维点云的喷涂工件建模方法，具体步骤如下：

步骤1：通过深度相机kinectv2扫描得到喷涂工件的点云模型。

步骤2：由于扫描得到的原始点云模型周边存在很多的噪声点，这些噪声点 的存在会对建模的精度造成很大的影响，因此这里采用统计学滤波的方法来去除 这些噪声点。为了提高点云数据的搜索效率，采用k-dtree数据结构进行点云之 间的快速近邻搜索。统计学滤波算法的步骤如下所示：

步骤2-1：通过k-dtree建立喷涂工件点云模型中所有点之间的拓扑结构；

步骤2-2：遍历喷涂工件点云模型中所有的点，假设每次取到的点为P_i，逐 个搜索距离P_i最近的k个点并将它们存储到集合P＝{p_i1,p_i2,.....,p_ik}中。集合中 所有的点距离P_i的平均距离为：

步骤2-3：计算所有的点的平均距离μ_N和均方差σ_N；

这里，N是点云模型中所有点的数量。

步骤2-4：ε是一个比例值，如果则保留P_i；否则 将P_i视作噪声点滤除。