旋轉(zhuǎn)體點云分離與旋轉(zhuǎn)軸提取.kdh

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1、ComputerEngineeringandApplications計算機工程與應(yīng)用2009,45(2)179旋轉(zhuǎn)體點云分離與旋轉(zhuǎn)軸提取張量1,2,姜曉峰1,顧園園11,2,JIANGXiao-feng1,GUYuan-yuan1ZHANGLiang1.蘇州大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,江蘇蘇州2150062.蘇州職業(yè)大學(xué)計算機工程系,江蘇蘇州2151041.DepartmentofComputerScience&Technology,SuzhouUniversity,Suzhou,Jiangsu215006,China2.Depar

2、tmentofComputerEngineering,SuzhouVocationalUniversity,Suzhou,Jiangsu215104,ChinaE-mail:rainbow_zhli@163.comZHANGLiang,JIANGXiao-feng,GUYuan-yuan.Rotationalsurfaceextractionandaxisestimation.ComputerEngineeringandApplications,2009,45(2):179-181.Abstract:Thispaperpresen

3、tsanewmethodforanestimationoftheaxisofrotationbasedonlineelementgeometryandkine-maticequation.Themethodfirstprojectsthepointsof3-Dspacetolineelementspaceandapproximatesthekinematicequationonitthengetstheaxisbytheparameterwitchcanfittheequation.Andthispaperalsopresents

4、theklo-RANSACtechnique,toextractrotationalsurfacefromthenoiseandthebackgrounddata,whichimprovestheperformanceandrobustnessgreatly.Experi-mentsshowthattheproposedmethodcanrecognizeandextracttherotationalsurfacefrom3-Dclouddataandestimatetheaxisofthemwithgreatefficiency

5、.Keywords:cloudpoints;lineelementgeometry;rotational;axisofrotation摘要:提出了一種基于線元幾何與運動方程的旋轉(zhuǎn)體點云數(shù)據(jù)特征分離與旋轉(zhuǎn)軸提取算法。該算法將三維空間中的點云數(shù)據(jù)投影到線元空間中,通過擬合運動方程并分析運動特征參數(shù)而計算出旋轉(zhuǎn)軸位置。算法使用基于特征約束的klo-RANSAC(k-local-RANSAC)算法將特征點從自由曲面背景以及噪聲中提取和分離,進一步提高了算法的收斂速度與健壯性。實驗證明,本算法無需精確估算曲面法矢即能快速地從海量點云數(shù)據(jù)中迅

6、速地識別與分離具有旋轉(zhuǎn)特征的數(shù)據(jù)點并提取其旋轉(zhuǎn)軸特征。關(guān)鍵詞:點云;線元幾何;旋轉(zhuǎn)面;旋轉(zhuǎn)軸DOI:10.3778/j.issn.1002-8331.2009.02.052文章編號:1002-8331(2009)02-0179-03文獻標(biāo)識碼:A中圖分類號:TP301.6在逆向工程的曲面重構(gòu)中,一般重構(gòu)模型都具有復(fù)雜的曲慢,精確度也不是很高。(3)基于曲面法矢與旋轉(zhuǎn)軸相交這個幾面外形,但組成其表面的各曲面都隱含著幾何特征信息。傳統(tǒng)何特性的算法。此類算法只對單張旋轉(zhuǎn)面有效,并且對于類似的曲面重構(gòu)算法往往忽略這些特征信息,在大量運算后

7、即使能圓環(huán)面數(shù)據(jù),不能得到準(zhǔn)確的結(jié)果。值得注意的是這些算法大達(dá)到滿意的精度和外觀質(zhì)量,卻也會對結(jié)果模型的變形設(shè)計和多數(shù)都要求對曲面法矢進行精確估算,在法矢估算存在誤差的力學(xué)分析等后續(xù)CAD/CAE/CAM處理帶來很大的困難。所以逆情況下往往不能得到精確結(jié)果。然而事實上對于海量點云數(shù)據(jù)向工程的目的不只是對已有實物的簡單拷貝,而是要反求實物來說,法矢估算耗時巨大,而且估算的精度很難保證。原形的設(shè)計意圖,建立包含設(shè)計意圖的特征模型。本文利用射影幾何的方法將三維空間中的點云數(shù)據(jù)投影根據(jù)正向設(shè)計中常用的曲面設(shè)計手段及復(fù)雜程度,可將曲到線元幾

8、何空間中,通過擬合運動方程來分析曲面特征。以此作面特征分為兩類:簡單曲面特征(球面、柱面等)和復(fù)雜曲面特為基礎(chǔ)并結(jié)合基于特征約束的klo-RANSAC(k-local-RANSAC)征(旋轉(zhuǎn)面、螺旋面等)。由于簡單曲面數(shù)學(xué)表達(dá)簡單,其特征提算法,提

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