[发明专利]一种三维频率表面数字化及模型对比方法

权利要求书

1.一种三维频率表面数字化及模型对比方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，使用三维测量及三维重建算法，获取三维测量点云数据；

S2，特征提取，对点云进行预处理，得到配准过程中必要的有效数据；

S3，CAD模型数据提取，对CAD模型进行均匀采样得到STL三角网格数据模型；

S4，点云匹配，对三维测量点云和CAD模型数据进行配准，使其达到最佳拟合；

S5，误差计算显示，计算三维测量点云中每个实际测量点到其CAD模型表面的欧式距离，得到误差分析结构，并利用灰度云图显示工件的误差分布情况。

2.根据权利要求1所述的三维频率表面数字化及模型对比方法，其特征在于：所述S1中，三维测量用到双目机构光模块，所述双目结构光模块使用立体视觉三维光学测量原理，用两个摄像机，对两个摄像机的空间位置进行标定，建立空间关系，根据投射到物体表面的光栅图像，根据光栅变换计算相位主值，并根据被测物体的相位特征提取同名点获取时差值，从而测出该点的高度。

3.根据权利要求1所述的三维频率表面数字化及模型对比方法，其特征在于：所述S2中对点云进行预处理的步骤包括：

S21，建立点云数据拓扑关系，提升算法效率；

S22，点云去噪，对于有序或部分有序的点云数据类型，通过维纳滤波、平滑滤波、卡尔曼滤波和最小二乘滤波方法去噪，对于散乱无序的点云数据类型，通过Laplacian算子、平均曲率流、移动最小二次曲面去噪；

S23，点云数据精简，保留能够体现场景特征或被测实体表面特征的数据点。

4.根据权利要求1所述的三维频率表面数字化及模型对比方法，其特征在于：所述S3中包括基于CAD模型STL三角网格的对应点的寻找方法，利用三角网格自身携带的法向量信息，快速求取原始测量点云到对应三角网格的最近点，并将其作为目标对应点，可以有效解决原始ICP算法在点云与CAD模型匹配中对应点的寻找的问题。

5.根据权利要求1所述的三维频率表面数字化及模型对比方法，其特征在于：所述S4中的点云匹配包括粗配准和精确配准，针对获得的三维点云数据模型，以三维产品的工程模型中形成的STL三角网格为基础寻找点集，利用STL三角网格自带的法向信息，来求取测量点云到对应三角网格的最近点，并将其作为目标对应点，基于初始目标对应点，再采用ICP算法模型的配准，以降低原始ICP算法在点云数据与工程模型配准中的对应点寻找困难，减少模型配准的时间。

6.根据权利要求5所述的三维频率表面数字化及模型对比方法，其特征在于：所述粗配准是通过粗配准算法将三维测量点云与工程模型旋转至大致重合，以提供精确匹配中逐次迭代的初值，采用主元分析法进行粗匹配；

所述精确配准运用的算法为ICP算法，通过逐步迭代的方法寻找两个待匹配的点集中对应匹配点，并计算两个点集合之间的刚体变换参数，直到误差测度满足给定的收敛精度或达到最大的迭代次数，最终求得两个点集合之间的刚体变换参数，来完成整个配准过程。