[发明专利]一种面向飞机蒙皮对缝的三维扫描线点云间隙阶差提取方法

权利要求书

1.一种面向飞机蒙皮对缝的三维扫描线点云间隙阶差提取方法，其特征在于，利用数模缝隙边界离散点作为测量位置点，结合PCA及包围盒方法提取局部点云；利用PCA-SVM算法，使得超平面能够分割对缝两侧点云；利用对点云三角划分建立拓扑关系的方法，提取点云的边界点；根据点云的边界点与超平面的向量距离提取出边缘点，最后提取临界点，根据建立的数学模型提取间隙阶差，具体步骤如下：

S1：采用等弦长离散法获取模型缝隙边界离散点；

S2：利用SVM算法训练出分割超平面；

S3：分别对分割后两侧点云进行三角网格划分；

S4：采用弦高差法对点云进行去噪，排除跳点对后续曲率估计的影响；

S5：对所有扫描线建立点序关系，筛选出平面拟合点；

S6：计算间隙阶差值。

2.根据权利要求1所述的一种面向飞机蒙皮对缝的三维扫描线点云间隙阶差提取方法，其特征在于，所述S1中，以离散点作为测量位置点，构建测量位置点的k邻域，利用PCA方法估计对缝点云的主法向，并以此为包围盒子坐标系的z轴，以扫描线为x轴，建立包围盒，包围盒的大小由T-Scan扫描线的宽度、线间距、点间距与缝隙结构曲率确定，具体步骤如下：

A1：设当前离散节点，离散弦长为，下一离散节点；

A2：对曲线进行等弦长离散，以为圆心，做半径为的圆，圆与曲线的交点即为，

对等弦长离散法进行编程实现，各离散点作为对缝测量位置点p；

A3：构建测量位置点的k邻域，对于点p的k邻域的拟合局部平面问题可以转化为局部邻域协方差矩阵M进行特征值分界，M最小特征值对应的特征向量即为点p的法向量，p点的局部邻域协方差矩阵如式所示，式中：为局部邻域重心；

A4：以测量位置点P为球心，包围盒宽度W为直径，取P点的局部邻域G₁；

对G₁的所有点构建k邻域，半径为0.8mm，根据PCA算法，估计G₁所有点的法向量，视点方向统一，对所有法向量进行最小二乘滤波去除杂点，并取中值，获取局部邻域G₁的单位法向量，根据PCA估计出的法向，以单位法向量作为以P为原点的坐标系的z轴，以扫描线方向为x轴，其单位向量为，则y轴单位向量为，根据右手定则建立以点P为原点的坐标系S₁，

在S₁坐标系下包围盒两个顶点坐标为P_min和P_max，根据公式对S₁下的P_min和P_max进行坐标变换，得到在原世界坐标系S下的两顶点的坐标；

A5：通过世界坐标系下包围盒两个顶点，建立包围盒分割点云，其中，包围盒的内点满足条件：x_min≤x≤x_max，y_min≤y≤y_max，z_min≤z≤z_max，满足上述条件的点即为子点云。

3.根据权利要求1所述的一种面向飞机蒙皮对缝的三维扫描线点云间隙阶差提取方法，其特征在于，所述S2中，利用PCA-SVM算法训练出分割超平面的方法为：

B1：利用PCA估计的法向量与扫描线方向构建对齐数据坐标系与训练数据坐标系；

B2：将两坐标系对齐变换，调整超平面法向，使得点云法向对齐，

B3：对点到超平面的向量距离排序，根据有无阶跃判断是否需要调整，并使得阶跃的两点的中点在超平面上，以调整超平面位移项。

4.根据权利要求1所述的一种面向飞机蒙皮对缝的三维扫描线点云间隙阶差提取方法，其特征在于，所述S3中，三角网格划分方法为：采用邻接三角形数量判断法提取两侧三角网格的边界点，定义邻接三角形的个数为1的边为边界边，个数为2的边为内部边，对每一条边做边界边判断，然后从边界边中提取边界点。