[发明专利]一种基于三维特征描述子的机翼叉耳点云分割方法

说明书

本发明公开了一种基于三维特征描述子的机翼叉耳点云分割方法，包括以下步骤：采集机翼信息，获取机翼点云数据集；根据叉耳CAD模型采样获取点云数据作为模板点云M，对模板点云M计算三维特征描述子m；将机翼点云数据集进行随机采样得到采样集I1；选取采样点i，寻找采样点i的邻域k，并计算全部点的三维特征描述子n_i；分别度量三维特征描述子m和n_i的相似性，并设置阈值ε，筛选大于阈值ε的点云数据；得到新的点云数据集并对其聚类，得到多个聚类点云；将每个聚类点云的三维特征描述子n_i和模板点云的三维描述子m对比，筛选出差异大的异常点聚类；滤除异常点聚类，得到分割后的叉耳点云数据。本发明可以得到准确的叉耳数据，大大提高了机翼装配的精确度。

技术领域

本发明属于三维模型技术领域，具体涉及一种基于三维特征描述子的机翼叉耳点云分割方法。

背景技术

飞机大部件对接是飞机总装配的重要组成部分，主要包含翼身对接、垂尾对接等。其中，翼身对接的约束关系最为复杂，机翼承受的载荷也最大，对接质量直接影响飞机的飞行安全和使用寿命。

机翼与中央翼对接时，机翼大梁耳片与轮舱支臂为叉耳配合，通过一个螺栓连接。在飞机翼身对接过程中，叉耳式交点接头会导致装配变形。因此，在装配前需分割出叉耳，确定叉耳的位置再装配就会大大减少装配的工作量和精度。可以利用飞机数字化装配系统中的测量设备对待装配产品实际状态进行信息采集，达到对装配过程进行仿真计算和预测装配结果的目的。

目前，现有技术还没有针对叉耳分割提成直接的解决方案，因此叉耳的快速有效分割，减少装配变形等问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于三维特征描述子的机翼叉耳点云分割方法。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于三维特征描述子的机翼叉耳点云分割方法，其中包括以下步骤：

步骤S1：采集机翼信息，获取机翼点云数据集；

步骤S2：根据叉耳CAD模型采样获取叉耳点云数据作为模板点云M，对模板点云M计算其三维特征描述子m；

步骤S3：将机翼点云数据集进行随机采样，得到采样集I1；

步骤S4：选取采样集中的采样点i，寻找采样点的特定邻域k，将采样点和特定邻域k组成预测点云I，并计算预测点云I中的三维特征描述子n_i；

步骤S5：分别度量三维特征描述子m和n_i的相似性，并设置阈值ε，筛选大于阈值ε的点云数据；得到新的点云数据集并对其聚类，得到多个聚类点云；

步骤S6：将每个聚类点云的三维特征描述子n_i和模板点云的三维特征描述子m对比，筛选出差异大的异常点聚类；

步骤S7：滤除异常点聚类，得到分割后的叉耳点云数据。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，步骤S2中，计算模板点云M的三维特征描述子m具体为：

通过边缘检测算子获取轮廓边缘，对轮廓边缘采样得到一组离散的点集X＝{x₁，x₂，x₃，...，x_j}；

以其中任意一点x_i为参考点，在x_i为圆心、R为半径的局域内按对数距离间隔建立a个同心圆，将此区域沿圆周方向b等分，点x_i到其它参考点的向量相对位置简化为模板点云上各扇区内的点分布数；分析其它参考点的形状上下文特征h_i(k)，计算公式为：