[发明专利]一种基于物联网的机电设备数字化重建方法及系统

权利要求书

1.一种基于物联网的机电设备数字化重建方法，其特征在于，所述基于物联网的机电设备数字化重建方法包括：

步骤一，数据采集模块利用扫描设备获取机电设备的附件或零部件结构数据、图纸或其他相关数据；图像采集模块利用旋转的摄像设备采集机电设备的完整外部轮廓图像；

步骤二，点云数据获取模块获取机电设备的三维点云数据；中央控制模块控制图像处理模块对采集的图像进行处理，得到处理后的图像集；

所述中央控制模块控制图像处理模块对采集的图像进行处理，得到处理后的图像集包括：

(1)获取采集的机电设备轮廓图像，并从获取的图像中提取亮度分量；

(2)对所述亮度分量进行位数提升，根据所提升的亮度分量对所述图像进行平坦区域检测，判断所述图像中的每个像素是否处于平坦区域；

所述平坦区域检测包括：

(2.1)计算每个目标像素的平坦度值；

(2.2)以所述目标像素为中心，按照预先设置的区域大小计算该预设区域内像素的所述平坦度值的最大值；

(2.3)将所述平坦度最大值与预设的阈值进行比较，如果所述平坦度最大值比所述阈值小，则所述目标像素需要进行平滑处理，反之，所述目标像素则不需要进行平滑处理；

(3)当所述像素处于平坦区域时，对所述像素进行平滑处理；通过抖动显示将所述图像中每个像素处理后的新亮度值转变成低位，根据转变后的亮度分量数据进行亮度分量合成；

(4)进行亮度分量合成后输出平滑后的图像；对平滑后的图像进行增强、编码、排序；并按照排序顺序将图像进行整理的，得到图像集；

步骤三，区域数据融合模块基于处理后的图像集以及机电设备的三维点云数据获取机电设备的区域点云数据；

步骤四，三维重建模块基于获取的机电设备轮廓图像、区域点云数据以及零部件结构数据进行机电设备的数字化三维重建；

步骤五，显示模块对构建的机电设备数字化三维模型进行显示。

2.如权利要求1所述基于物联网的机电设备数字化重建方法，其特征在于，步骤二中，所述点云数据获取模块获取机电设备的三维点云数据具体包括：

S11，获取摄像设备采集的机电设备完整的外部轮廓图像，对外部轮廓图像进行前景目标分割；

S12，采用SfM算法对前景目标图像进行摄像设备标定，得到初始化摄像设备参数，并采用集束优化的方法对初始化摄像设备参数进行优化，得到前景目标图像优化后的相机参数；

S13，对前景目标图像中的相同的角点特征进行匹配，得到多个初始角点特征匹配点对；

S14，采用高斯差分算子对前景目标图像中的斑点特征进行检测，并对前景目标图像中的相同的斑点特征进行匹配，得到多个初始斑点特征匹配点对；

S15，通过前景目标图像优化后的摄像设备参数对每个扩散特征点对进行逆向投影，得到多个扩散特征点对对应的三维空间点。

3.如权利要求2所述基于物联网的机电设备数字化重建方法，其特征在于，所述步骤S13中，对前景目标图像中的相同的角点特征进行匹配包括：

根据摄像设备参数计算待编码图像与云端聚类后相似图像的视角相似性，确定参考图像；

根据该参考图像对应的三维点云模型生成该参考图像与该待编码图像间的匹配像素对；

以匹配像素对作为预测块中心生成待编码图像的预测。

4.如权利要求1所述基于物联网的机电设备数字化重建方法，其特征在于，步骤(4)中，所述对平滑后的图像进行增强包括：

(4.1)在平滑后的图像的灰度级的直方图数组的基础上构建新的直方图数组；

(4.2)将平滑图像直方图数组与构建的新的直方图数组中各灰度级按照灰度级从大到小顺序一一对应替换，得到重构的直方图数组；

(4.3)对重构的直方图数组进行累积求和，通过新灰度级构成新的增强图像。