[发明专利]一种基于图像边界提取的飞机蒙皮铆钉的测量方法

说明书

本发明公开了一种基于图像边界提取的飞机蒙皮铆钉的测量方法，包括：步骤S1、基于结构光相机获取整机的蒙皮铆钉区域的蒙皮铆钉图像及其对应的点云；步骤S2、训练边界提取网络，获得铆钉边界图像；步骤S3、映射边界图像到点云数据中，拟合铆钉平面和蒙皮平面；步骤S4、根据平面间距计算铆钉平齐度，完成飞机蒙皮铆钉的测量。本发明通过利用边界提取网络，实现了蒙皮铆钉的平齐度测量，保证了整机表面形貌的装配质量。

技术领域

本发明属于三维数据测量技术领域，具体涉及一种基于图像边界提取的飞机蒙皮铆钉的测量方法。

背景技术

大型飞机由于尺寸大、形状结构复杂的特点，蒙皮在装配过程中容易出现变形导致对缝超出设计容限，机表钉头的齐平度影响着飞机的气动性能。飞机表面形貌的装配质量在很大程度决定了飞机的最终质量、制造成本和周期，因此，飞机表面形貌测量的准确性尤为重要。

国内蒙皮的传统测量方法是使用塞尺测量，该方法对人工操作要求高，且误差大、效率较低、重复精度不高，难以满足测量精度的要求。

近些年来，随着激光雷达和三维扫描技术的发展和普及，该技术被广泛应用于测绘，军工设备测量等领域。使用三维扫描技术进行飞机表面形貌测量具有良好的应用前景。

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，提供一种基于图像边界提取的飞机蒙皮铆钉的测量方法，可提高整机测量准确度和效率。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于图像边界提取的飞机蒙皮铆钉的测量方法，包括：

步骤S1、基于结构光相机获取整机的蒙皮铆钉区域的蒙皮铆钉图像及其对应的点云；

步骤S2、训练边界提取网络，获得铆钉边界图像；

步骤S3、映射边界图像到点云数据中，拟合铆钉平面和蒙皮平面；

步骤S4、根据平面间距计算铆钉平齐度，完成飞机蒙皮铆钉的测量。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的步骤S1包括：

步骤S101、基于双目结构光相机，即将两台相机的光轴按一定角度进行安装，使两光轴光束同时会聚于被测物，即整机的蒙皮铆钉区域；

步骤S102、根据整机测量的蒙皮铆钉区域深度图像重建出蒙皮点云。

上述的步骤S2包括：

步骤S201、收集飞机蒙皮铆钉区域图片并人工进行铆钉像素区域的标注，利用其训练基于改进VGG16的边界提取网络；

步骤S202、把多视角整机测量数据输入基于改进VGG16的边界提取网络，获得边界强度；

步骤S203、设定阈值对边界强度进行二值化操作，对获得的二值图，使用霍夫变换拟合圆作为铆钉边界，得到铆钉边界图像。

上述的基于改进VGG16的边界提取网络，其使用交叉熵损失函数：

其中，表示得到的边缘概率值，高于的像素为正样本，等于0的为负样本。引入超参数平衡正负样本：

其中代表正负样本。

其中每个3x3的卷积层后，使用1x1的卷积来降低通道数，分别降低为16/64通道。

然后ewp层执行element-wise product用来拼接通道；

Deconv层执行反卷积操作对获得的特征图进行上采样；