[发明专利]一种基于多描述子投票的飞机蒙皮局部点云定位方法

说明书

本发明公开了一种基于多描述子投票的飞机蒙皮局部点云定位方法，包括如下步骤：从完整飞机点云中采样若干个关键点；根据测地距离选取各关键点周围的蒙皮面片，组成蒙皮面片集合，其中局部扫描点云是使用点云获取设备从飞机蒙皮损伤部位扫描获取的；根据蒙皮面片集合和局部扫描点云，利用多种描述子建立飞机点云上的投票空间；对投票空间进行欧式聚类，找出投票点最为密集的区域作为聚类区域，并在聚类区域上采用投票点加权定位法确定最终定位点；将局部扫描点云定位到飞机点云上，先基于SAC‑IA算法进行粗配准，最后基于ICP算法进行精配准。本申请可以实现局部蒙皮和整机蒙皮的自动化配准，且本申请的自动化程度高，便于实施。

技术领域

本发明属于飞机蒙皮数字化检测技术领域，具体涉及一种基于多描述子投票的飞机蒙皮局部点云配准方法。

背景技术

随着我国航空航天事业的快速发展，我国在飞行器研发与制造领域取得了重大突破。其中飞机蒙皮作为飞机的气动力外形构件，对飞机的性能和安全起到了非常关键的作用。然而蒙皮钣金件在加工和使用的过程中存在着一些常见的问题：一方面，飞机蒙皮具有尺寸大、刚性弱、外形复杂的特点，工业上对蒙皮件的加工质量一直不能得到很好地控制；另一方面，飞机蒙皮直接暴露于外界环境，日久老化、交变载荷、酸液腐蚀、外界撞击等不确定性因素常常使得蒙皮出现划痕、裂纹、凹陷、膨胀等一系列损伤，这些损伤的积累对飞机的安全性构成了威胁。所以无论是在飞机的加工还是使用时，飞机蒙皮质量的检测都是一个极为关键的任务

目前国内的蒙皮零件检测大多仍旧采用手动测量的方法，依靠模胎、样板等检验工装进行检测，主观性强，误差大，效率低。现有的研究例如爬壁机器人、无损检测技术、基于二维机器视觉的检测技术等存在着检测成本高，检测效率低，易受环境影响等诸多问题。近年来，随着数字化测量设备的广泛应用，基于三维点云数据的数字化检测技术逐渐称为工业发展的一个趋势。飞机蒙皮的数字换加测技术需要获取蒙皮钣金件或损伤蒙皮的局部点云数据，并将其和理论飞机模型进行配准，以分析加工偏差或是蒙皮损伤情况。然而由于飞机局部蒙皮和整机蒙皮有着很大的尺寸差异，现有的自动配准算法很将二者进行准确配准，从而影响了后续蒙皮的形变检测分析。为了解决上述问题，本发明提供了一种基于多描述子投票的飞机蒙皮局部点云配准方法，实现局部蒙皮和整机蒙皮的自动化配准。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有检测技术中飞机局部蒙皮和整机蒙皮的配准问题，提供了一种基于多描述子投票的飞机蒙皮局部点云配准方法，实现局部蒙皮和整机蒙皮的自动化配准。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于多描述子投票的飞机蒙皮局部点云配准方法，其中：包括如下步骤：

步骤S1：从完整飞机点云中采样若干个关键点；

步骤S2：根据测地距离选取各关键点周围的蒙皮面片，组成蒙皮面片集合；

步骤S3：根据蒙皮面片集合和局部扫描点云，利用多种描述子建立飞机点云上的投票空间，所述局部扫描点云为飞机蒙皮损伤部位的扫描点云；

步骤S4：对投票空间进行欧式聚类，找出投票点最为密集的区域作为聚类区域，并在聚类区域上采用投票点加权定位法确定最终定位点；

步骤S5：将局部扫描点云定位到飞机点云上，首先基于SAC-IA算法进行粗配准，然后基于ICP算法进行精配准。

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S1中利用最远点采样法采集关键点，具体方法为，以第一个点作为查询点，从剩余点中，选取一个距离最远的点，然后以取出来的点作为查询点，从剩余点中取距离最远的点，重复上述步骤直到采样到目标数量N为止，这N个采样点即为关键点。

进一步地，步骤S2中，蒙皮面片集合的建立方法包括以下步骤：