CN103186704A - 寻线过滤系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种寻线过滤系统及方法，包括：确定以边界点点云所拟合的直线为基准直线，计算各边界点投影于该基准直线的投影点，及到该基准直线的垂直距离；对投影点进行排序，并确定出拟合该基准直线的边界点点云上的拐点；判断拐点到所确定的基准直线的垂直距离是否大于预设的过滤阀值，以及当大于过滤阀值时，利用拐点将拟合该基准直线的边界点点云分割成两组边界点点云；从分割后的两组边界点点云所拟合的两条直线中重新确定一条为基准直线，并确定出拟合该重新确定的基准直线的边界点点云上的拐点，返回判断步骤；当所确定的拐点到其对应的基准直线的垂直距离不大于过滤阀值时，以所确定的基准直线为基准方向，对所有边界点进行距离过滤。

Description

寻线过滤系统及方法
技术领域
本发明涉及一种影像量测系统及方法，尤其涉及一种量测工具在量测线时的寻线过滤系统及方法。
背景技术
目前，利用影像量测软件在对待测工件进行量测时，在量测线时通常会使用自动寻线工具，该寻线工具能在指定区域内自动搜寻边界点点云，并能将点云拟合成一条线。但是在实际量测过程中，待测工件的边界很可能为非理想状态，常出现很多毛刺，凹凸区域或拐角。而自动寻线工具在量测过程中很容易取到一些不该取的杂点，例如拟合出的线和用户想要量测的线不符合，无法智能地过滤掉这些杂点，导致对量测结果产生影响。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种寻线过滤系统，可对需要拟合的边界点点云进行多次过滤处理，过滤掉不符合要求的边界点，并利用过滤后的边界点点云重新进行拟合。
鉴于以上内容，还有必要提供一种寻线过滤方法，可对需要拟合的边界点点云进行多次过滤处理，过滤掉不符合要求的边界点，并利用过滤后的边界点点云重新进行拟合。
一种寻线过滤系统，运行于计算机中，该系统包括：计算模块，用于当将边界点点云拟合成直线时，确定该直线为基准直线，计算各边界点投影于该基准直线所对应的投影点，以及各边界点到该基准直线的垂直距离；确定模块，用于对投影点进行排序，以确定出拟合该基准直线的边界点点云上的拐点；判断模块，用于判断所确定的拐点到所确定的基准直线的垂直距离是否大于一预设的过滤阀值；分割模块，用于当所确定的拐点到所确定的基准直线的垂直距离大于预设的过滤阀值时，利用该拐点将拟合该基准直线的边界点点云分割成两组边界点点云；所述的确定模块，还用于将所述分割后的两组边界点点云拟合成两条直线，并从该两条直线中重新确定一条直线为基准直线，以及确定出拟合该重新确定的基准直线的边界点点云上的拐点；过滤步骤：当所确定的拐点到所确定的基准直线的垂直距离不大于预设的过滤阀值时，以该所确定的基准直线为基准方向，对所有边界点进行距离过滤，将到该基准直线的像素距离大于一预设的距离阀值的边界点全部删除，得到过滤后的边界点点云。
一种寻线过滤方法，应用于计算机中，该方法包括：计算步骤：当将边界点点云拟合成直线时，确定该直线为基准直线，计算各边界点投影于该基准直线所对应的投影点，以及各边界点到该基准直线的垂直距离；确定步骤一：对投影点进行排序，以确定出拟合该基准直线的边界点点云上的拐点；判断步骤：判断所确定的拐点到所确定的基准直线的垂直距离是否大于一预设的过滤阀值；分割步骤：当所确定的拐点到所确定的基准直线的垂直距离大于预设的过滤阀值时，利用该拐点将拟合该基准直线的边界点点云分割成两组边界点点云；确定步骤二：将所述分割后的两组边界点点云拟合成两条直线，并从该两条直线中重新确定一条直线为基准直线，以及确定出拟合该重新确定的基准直线的边界点点云上的拐点，并以该重新确定的基准直线以及所确定的拐点返回执行判断步骤；过滤步骤：当所确定的拐点到所确定的基准直线的垂直距离不大于预设的过滤阀值时，以该确定的基准直线为基准方向，对所有边界点进行距离过滤，将到该基准直线的像素距离大于一预设的距离阀值的边界点全部删除，得到过滤后的边界点点云。
相较于现有技术，本发明所述的寻线过滤系统及方法，可自动对需要拟合的边界点点云进行多次过滤处理，过滤掉不符合预设要求的边界点，并将过滤后的边界点点云发送至量测工具中的寻线工具进行拟合，确保了寻线工具在寻线时的正确性，也提高了量测工具的量测精度。
附图说明
图1是本发明寻线过滤系统较佳实施例的运行环境示意图。
图2是图1中寻线过滤系统较佳实施例的功能模块图。
图3是本发明寻线过滤方法较佳实施例的流程图。
图4(包括图4A与图4B)是本发明确认拐点的示意图。
主要元件符号说明
  计算机   1
  寻线过滤系统   10
  量测工具   20
  存储装置   30
  处理器   40
  计算模块   100
  确定模块   101
  第一判断模块   102
  分割模块   103
  第二判断模块   104
  过滤模块   105
  命令模块   106
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
如图1所示，是本发明寻线过滤系统较佳实施例的架构示意图。所述的寻线过滤系统10运行于计算机1上。所述的计算机1还包括量测工具20、存储装置30以及处理器40。所述的量测工具20用于对待测工件的点云数据进行数据处理，例如，将离散的点拟合并创建成线、面、圆、圆柱或球等特征元素。该量测工具20包括寻线工具，该寻线工具可在指定的区域内自动搜寻边界点点云，并能将搜寻到的边界点点云拟合成线。在使用寻线工具之前，需要设置寻线工具寻线的宽度、寻点方向、寻点间隔、距离阀值以及拐点的过滤阀值等参数。在本较佳实施例中，该寻线工具利用最小二乘法进行线拟合。所述的存储装置30用于存储计算机1的各类数据，例如待测工件的点云数据等。
如图2所示，是本发明寻线过滤系统较佳实施例的功能模块图。所述的寻线过滤系统10包括计算模块100、确定模块101、第一判断模块102、分割模块103、第二判断模块104、过滤模块105以及命令模块106。以上各模块均以软件程序或指令的形式安装在计算机1的存储装置30中或固化于该计算机1的操作系统中，并由该计算机1的处理器40所执行。本发明所称的模块是完成一特定功能的程序段，比程序更适合于描述软件在计算机1中的执行过程。以下结合图3至图4对寻线过滤系统10中的各功能模块进行详细说明。
如图3所示，是本发明寻线过滤方法较佳实施例的流程图。
步骤S10，当利用量测工具20中的寻线工具将预定的边界点点云拟合成直线时，所述的计算模块100确定该直线为基准直线，计算各边界点投影于该基准直线所对应的投影点，以及各边界点到该基准直线的垂直距离，由于边界点可能位于基准直线的两侧，因此该垂直距离有正负之分。在本较佳实施例中，所述距离的单位以像素(pixel)表示。
步骤S11，所述的确定模块101对投影点进行排序，以确定出拟合该基准直线的边界点点云上的拐点。所述的确定模块101通过取该基准直线上的一点为基准点，计算各投影点到该基准点的距离(有正负之分)，根据该求得的距离大小，对投影点排序。所述确定模块101所确定的拐点需满足三个条件，第一，该拐点不能是边界点点云中的开始点或结束点，即该拐点对应的投影点与所述基准点的距离不能为最大，也不能为最小；第二，该拐点与边界点点云的开始点及结束点分别位于基准直线的两侧，即，当边界点点云中的开始点及结束点到基准直线的垂直距离为正时，该拐点到基准直线的垂直距离为负，以及当该开始点及结束点到基准直线的垂直距离为负时，该拐点到基准直线的垂直距离为正。应说明的是，在本较佳实施例中，由于寻线工具受量测方式、寻线工具寻点方向与寻线工具的宽度的影响，所述的开始点与结束点是在垂直直线的同侧；第三，以该基准直线为分割线，在和该拐点位于基准直线同侧的其他边界点中，该拐点到基准直线的垂直距离最大。应说明的是，所述的确定拐点的目的是为了确定所述边界点点云所拟合的线的大致方位，并以该拟合的线所在的方位对边界点点云进行杂点过滤，以保证量测线时的准确性。
如图4A所示，边界点点云SN1可以拟合成直线LN1，SN1上的边界点投影于该基准直线LN1上所对应的投影点如图所示(仅画出了部分投影点)，P点为基准点，根据拐点的条件，所述的确定模块101确定出该SN1中的拐点如图4A中箭头所指示的点所示。
步骤S12，所述的第一判断模块102判断所确定的拐点到所确定的基准直线的垂直距离是否大于一预设的过滤阀值，例如，10pixels，当所确定的拐点到所确定的基准直线的垂直距离大于一预设的过滤阀值时，进入步骤S13，当所确定的拐点到所确定的基准直线的垂直距离不大于预设的过滤阀值时，进入步骤S18。
步骤S13，所述的分割模块103利用该拐点将拟合该基准直线的边界点点云分割成两组边界点点云，例如A组和B组。
步骤S14，所述的第二判断模块104判断分割后的两组边界点点云中是否有点云数量小于一个预设的数量阀值(例如2个)，如果分割后的一组(如A组)边界点点云的数量小于该预设的数量阀值时，进入步骤S15，如果分割后的两组边界点点云的数量都不小于该预设的数量阀值时，进入步骤S16。在本较佳实施例中，只包括两种情况：一种是有一组边界点点云的数量小于预设的数量阀值，另一种情况是两组边界点点云的数量都不小于预设的数量阀值。
步骤S15，所述的过滤模块105将点云数量小于所述预设的数量阀值的一组(如A组)边界点点云过滤掉，以点云数量不小于数量阀值的边界点点云(如B组中的边界点点云)为过滤后的边界点点云，然后流程进入步骤S19。
步骤S16，所述的命令模块106将分割后的两组边界点点云发送给量测工具20中的寻线工具，以将其拟合成两条直线。
步骤S17，所述的确定模块101从上述拟合的两条直线中重新确定一条直线为基准直线，以及确定出拟合该重新确定的基准直线的边界点点云上的拐点，然后流程返回步骤S12，于步骤S12中以该重新确定的基准直线以及该基准直线的拐点为判断条件，重复执行步骤S12后的各步骤。
于此步骤S17中，所述确定模块101通过下述方法重新确定一条基准直线：计算两组边界点点云中所有边界点分别到所拟合的两条直线的垂直距离；从计算出的垂直距离中找出分别到两条直线的最大垂直距离，即共找到两个最大垂直距离值；将该两个最大垂直距离值进行比较，以值较小的最大垂直距离值对应的边界点点云所拟合出的直线作为重新确定的基准直线。所述确定模块101确认出拟合该重新确定的基准直线的边界点点云上的拐点，该拐点的确定方法同步骤S11中所述的方法，在此不再重复说明。
结合图4B所示，当拐点到基准直线的垂直距离大于预设的过滤阀值，所述的边界点点云SN1被该拐点分割为边界点点云SN2与SN3，通过量测工具20中的寻线工具将其分别拟合成直线LN2与直线LN3，所述的确定模块101计算得到边界点点云SN1中所有边界点到LN2的距离中S2为最大距离，得到边界点点云SN1中所有边界点到LN3的距离中S3为最大距离，当确定S3大于S2时，所述确定模块101重新确定的基准直线为LN2，并利用步骤S11中的方法重新确定出拟合成该直线LN2的边界点点云SN2中的拐点。
步骤S18，所述的过滤模块105以所确定的基准直线所示的方向为基准方向，对所有边界点进行距离过滤，得到过滤后的边界点点云。所述的过滤模块105利用一预设的距离阀值，例如1pixel，将到所确定的基准直线的距离中大于距离阀值的边界点全部删除。在本较佳实施例中，所述确定的基准直线可以指所有边界点点云所拟合的基准直线；也可以指以分割后的边界点点云所拟合的直线所重新确定的基准直线。
步骤S19，所述的命令模块106将剩余的过滤后的边界点点云发送至量测工具20中，通过该量测工具20中的寻线工具重新进行拟合。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种寻线过滤方法，其特征在于，该方法包括：
计算步骤：当将边界点点云拟合成直线时，确定该直线为基准直线，计算各边界点投影于该基准直线所对应的投影点，以及各边界点到该基准直线的垂直距离；
确定步骤一：对投影点进行排序，以确定出拟合该基准直线的边界点点云上的拐点；
判断步骤：判断所确定的拐点到所确定的基准直线的垂直距离是否大于一预设的过滤阀值；
分割步骤：当所确定的拐点到所确定的基准直线的垂直距离大于预设的过滤阀值时，利用该拐点将拟合该基准直线的边界点点云分割成两组边界点点云；
确定步骤二：将所述分割后的两组边界点点云拟合成两条直线，并从该两条直线中重新确定一条直线为基准直线，以及确定出拟合该重新确定的基准直线的边界点点云上的拐点，并以该重新确定的基准直线以及所确定的拐点返回执行判断步骤；
过滤步骤：当所确定的拐点到所确定的基准直线的垂直距离不大于预设的过滤阀值时，以该确定的基准直线为基准方向，对所有边界点进行距离过滤，将到该基准直线的像素距离大于一预设的距离阀值的边界点全部删除，得到过滤后的边界点点云。
2.如权利要求1所述的寻线过滤方法，其特征在于，该方法还包括：
若分割后的两组边界点点云中有一组边界点点云的数量小于所述预设的数量阀值时，将点云数量小于预设的数量阀值的边界点点云过滤掉，以点云数量不小于数量阀值的边界点点云作为过滤后的边界点点云。
3.如权利要求1所述的寻线过滤方法，其特征在于，所述确定步骤一中对投影点进行排序的步骤包括：
取基准直线上的一点为基准点；
计算各投影点到该基准点的距离，该距离有正负之分；及
根据该所求得的距离大小，对投影点排序。
4.如权利要求3所述的寻线过滤方法，其特征在于，所述确定步骤一中所确定的拐点要满足三个条件：第一，该拐点对应的投影点与所述基准点的距离不能为最大，也不能为最小；第二，当边界点点云中的开始点及结束点到基准直线的垂直距离为正时，该拐点到基准直线的垂直距离为负，以及当该开始点及结束点到基准直线的垂直距离为负时，该拐点到基准直线的垂直距离为正；第三，在和该拐点位于基准直线同侧的其他边界点中，该拐点到基准直线的垂直距离最大。
5.如权利要求1所述的寻线过滤方法，其特征在于，所述确定步骤二中从该两条直线中重新确定一条直线为基准直线的步骤包括：
计算两组边界点点云中所有边界点分别到所拟合的两条直线的垂直距离；
找出距离各直线的一个最大垂直距离值；及
将该找到的两个最大垂直距离值进行比较，以值较小的最大垂直距离值对应的直线作为基准直线。
6.一种寻线过滤系统，其特征在于，该系统包括：
计算模块，用于当将边界点点云拟合成直线时，确定该直线为基准直线，计算各边界点投影于该基准直线所对应的投影点，以及各边界点到该基准直线的垂直距离；
确定模块，用于对投影点进行排序，以确定出拟合该基准直线的边界点点云上的拐点；
判断模块，用于判断所确定的拐点到所确定的基准直线的垂直距离是否大于一预设的过滤阀值；
分割模块，用于当所确定的拐点到所确定的基准直线的垂直距离大于预设的过滤阀值时，利用该拐点将拟合该基准直线的边界点点云分割成两组边界点点云；
所述的确定模块，还用于将所述分割后的两组边界点点云拟合成两条直线，并从该两条直线中重新确定一条直线为基准直线，以及确定出拟合该重新确定的基准直线的边界点点云上的拐点；
过滤步骤：当所确定的拐点到所确定的基准直线的垂直距离不大于预设的过滤阀值时，以该所确定的基准直线为基准方向，对所有边界点进行距离过滤，将到该基准直线的像素距离大于一预设的距离阀值的边界点全部删除，得到过滤后的边界点点云。
7.如权利要求6所述的寻线过滤系统，其特征在于，所述的过滤模块还用于当分割后的两组边界点点云中有一组边界点点云的数量小于所述预设的数量阀值时，将点云数量小于预设的数量阀值的边界点点云过滤掉，以点云数量不小于数量阀值的边界点点云作为过滤后的边界点点云。
8.如权利要求6所述的寻线过滤系统，其特征在于，所述的确定模块通过下列步骤对投影点排序：
取基准直线上的一点为基准点；
计算各投影点到该基准点的距离，该距离有正负之分；及
根据该所求得的距离大小，对投影点排序。
9.如权利要求8所述的寻线过滤系统，其特征在于，所述确定模块所确定的拐点要满足三个条件：第一，该拐点对应的投影点与所述基准点的距离不能为最大，也不能为最小；第二，当边界点点云中的开始点及结束点到基准直线的垂直距离为正时，该拐点到基准直线的垂直距离为负，以及当该开始点及结束点到基准直线的垂直距离为负时，该拐点到基准直线的垂直距离为正；第三，在和该拐点位于基准直线同侧的其他边界点中，该拐点到基准直线的垂直距离最大。
10.如权利要求6所述的寻线过滤系统，其特征在于，所述确定模块从两条直线中重新确定一条直线为基准直线的步骤包括：
计算两组边界点点云中所有边界点分别到所拟合的两条直线的垂直距离；
找出距离各直线的一个最大垂直距离值；及
将该找到的两个最大垂直距离值进行比较，以值较小的最大垂直距离值对应的直线作为基准直线。
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