[发明专利]一种三维重建系统中基于三视图分类的孔洞识别方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种三维重建系统中基于三视图分类的孔洞识别方法。该方法可以将各种CAD绘图软件中得到的机械零件的三视图，或在由基于草图的智能CAD实体造型系统导出的工程图中自动识别其包含的孔洞特征。特别对匹配精度高，几何与拓扑信息完整的工程三视图尤为有效。该方法可广泛应用于基于工程图的三维重建系统或过程当中，也可用于人工智能、计算机视觉、工业自动化检测、数控加工、逆向工程及其它计算机辅助设计与制造领域。

技术背景：

在计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)领域中，出现最早的三维造型系统就是二十世纪六、七十年代的基于线框模型的表示系统，线框作为最简便的形体表示方式，能表达形体的基本几何信息和某些特定的拓扑关系。二十世纪七、八十年代以后，随着计算机技术的高速发展，CAD/CAM技术也有了较大发展，先后出现了基于二维草图，面向实体的三维辅助设计系统，如CATIA，UG NX，Pro/E，SolidWorks等。其中出现的表面模型和实体模型等表示方法，都表达了零件更多的空间特性，给设计带来了惊人的方便性。另一方面，随着计算机技术与人工智能的发展，基于工程图的智能CAD/CAE/CAM系统在工业领域越来越受到重视，如何将设计草图的快速地转换成理想的三维形体，必将成为CAD/CAM一个重要的研究领域。无论是现在还是将来的CAD/CAM系统，基于工程图的三维重建系统，都是非常重要的研究课题。就是从工程图三视图中提取数据的几何和拓扑信息再转化为实体特征。本方法在相关理论的基础上，给出了利用基环嵌套关系判定孔洞特征的具体方法，为孔洞特征识别提供了新的具体实施例。特征识别方法作为三维造型技术的基础，可以在相当大的程度上简化三维产品的设计工作，节省资源、节约人力成本，也为其他CAD/CAM系统提供了更多的便利和更大的发展空间。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种在三维重建系统或过程中实现孔洞特征自动识别的具体方法，主要步骤是在工程三视图上，分割视图，提取no-Touch基环，嵌套关系判定，确定视图种类，匹配三元组以及产生孔洞特征。

一种三维重建系统中基于三视图分类的孔洞特征识别方法，其特征在于它是在由广域网连接的客户端和服务器端之间实现的，在三维重建的过程中基于三视图分类的策略和结果，利用基环三元组之间的嵌套关系来自动识别目标形体三视图上的孔洞特征。本发明方法具体包括如下步骤：

A在客户端输入形体的三视图，读取三视图文件中的信息并以二维点表和二维线段表形式存储，并发送到服务器端。

B在服务器端对三视图进行视图分割，在二维线段表中提取no-Touch基环，即首尾相连的两两不同的边组成的环且与其它基环不存在公共边，并存储到基环表中。

C在服务器端对在同一支撑平面上的基环进行位置包含关系的判断，确定各个基环之间的嵌套关系，标记每个基环所在的层数，根据层数建立基环嵌套关系表。

D在服务器端按照基环嵌套关系表中no-Touch基环在三视图中的位置和数量，确定三视图的种类，共分为五类。根据三视图的种类，确定形体三视图的孔洞识别策略。

E在服务器端根据视图种类和提取no-Touch基环的情况，确定三视图中的主特征视图和从特征视图，将主特征视图中的基环与另外两个从特征视图中的基环进行投影匹配，生成基环匹配三元组表。根据视图种类和三元组之间关系，判别形体中的孔洞特征，输出给客户端。

所述的三维重建系统中基于三视图分类的孔洞识别方法，其特征在于步骤A进一步包括：

A1在客户端输入的目标形体的三视图是由图纸扫描并矢量化得到，或者由二维CAD绘图软件产生的DXF文件；

A2二维点表和二维线表的读取数据，它是根据输入的图形文件，遍历其中的点、线段图形元素，采用完全自动方式生成二维点表和二维线段表，存贮并发送到服务器端。

所述的三维重建系统中基于三视图分类的孔洞识别方法，其特征在于步骤B其过程进一步包括：

B1采用包围盒合并方法分割并判别视图：遍历所有线段，求出线段的包围盒，并判断包围盒之间是否相交，如果相交则将包围盒进行合并；遍历结束得到两两互不相交的三个包围盒，将满足X方向坐标最大的作为侧视图的包围盒，Y方向最小的作为俯视图的包围盒，余下的为正视图的包围盒，则在正视图包围盒内的所有点和线段属于主视图，在侧视图包围盒内的所有点和线段为侧视图，在俯视图包围盒内的所有点和线段为俯视图。