CN107767457B - 一种基于点云快速重建的stl数模生成方法 - Google Patents
一种基于点云快速重建的stl数模生成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107767457B CN107767457B CN201710928391.7A CN201710928391A CN107767457B CN 107767457 B CN107767457 B CN 107767457B CN 201710928391 A CN201710928391 A CN 201710928391A CN 107767457 B CN107767457 B CN 107767457B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- point cloud
- point
- plane
- vertex
- model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 18
- 238000012217 deletion Methods 0.000 claims description 14
- 230000037430 deletion Effects 0.000 claims description 14
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 13
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 9
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 9
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 claims description 4
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 claims description 3
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 claims description 3
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于点云快速重建的STL数模生成方法,包括对输入的点云进行简化滤波并提取特征;对数模表面点云进行曲面重建;在STL数模上建立模型拓补关系,并进行网格简化;对简化后的STL数模进行孔洞检测和修复以去除模型中的缺陷。本发明方法可有效解决基于激光扫描点云的STL模型重建问题,通过点云特征提取和模型重建等步骤生成了STL模型,并通过网格简化和孔洞修复技术实现了对所生成的STL模型表面缺陷的自动修复,从而在保留点云基本特征的前提下实现了STL数模的快速重建并提高了重建出的STL数模的可用度,可满足智能制造过程中的机器人离线编程技术、自动轨迹规划技术等不同领域的广泛需求。
Description
技术领域
本发明涉及诸如离线编程,智能制造,轨迹规划等工业机器人先进制造产业技术领域,特别是涉及一种基于点云快速重建的STL数模生成方法。
背景技术
由于设备测量精度、实验人员操作经验、环境因素等原因,得到的数据往往存在冗余数据、噪声点、离群点等问题,这些问题会影响点云建模的效果。为了能够得到质量更好、准确性更高的CAD模型,需要对获取的数据采取一系列的处理操作,主要包括点云简化、点云滤波、特征提取、模型重建等操作。
STL是一种在计算机图形应用系统中用于表示三角形网格的文件格式,广泛应用于机器视觉、虚拟现实、可视化数据等领域,是大多快速成型系统应用的标准文件类型,点云曲面重建生成的模型大多采用STL文件格式进行保存。由于算法精度、运行效率、点云处理方法等因素影响,初步完成的STL模型生成往往存在一些缺陷,对后续加工处理带来不便,如何快速重建STL数模,并进行模型修复生成可用模型仍然是一个急需解决的难题。
随着计算机技术的发展和测量技术的进步,基于激光扫描点云的STL数模重建已经成为从已存在的实物模型到生成模型的主要手段之一。其中,基于Delaunay三角化方法得到广泛研究,也引起了业界的关注。基于Delaunay三角化方法能够保证曲面网格拓扑正确,但是,这种基于约束算法的网格重建计算量和内存占用很大,表示模型的三角片存在大量冗余,并且当点云分布不均匀,采样数据存在噪声、采样点分布较稀疏或具有尖锐特征时,重建模型的表面存在孔洞等缺陷。总的来说,上述常用的STL数模重建方法存在以下问题:1)生成的STL三角片数量巨大,占据大量的存储空间,计算时间长;2)工件表面STL模型存在缺陷,导致很难满足生产加工工艺的模型准确度要求,加大后续处理难度。
发明内容
发明目的:为了克服已有的技术缺陷,解决基于点云的STL数模生成算法中耗时长、重建出的STL模型表面的缺陷问题,提供一种基于点云快速重建的STL数模生成方法,在保留点云基本特征的前提下实现了STL数模的快速重建。
技术方案:一种基于点云快速重建的STL数模生成方法,包括以下步骤:
(1)对输入的点云进行简化滤波,并提取点云特征;
(2)通过投影三角片算法对数模表面点云进行曲面重建;
(3)采用合并冗余顶点的方法在STL数模上建立模型拓补关系,并进行网格简化以加速后续处理;
(4)对简化后的STL数模进行孔洞检测和修复以去除模型中的缺陷。
进一步的,所述步骤(1)包括以下步骤:
(11)采用体素栅格法实现下采样
对输入的点云数据u创建一个三维体素栅格,然后在每个体素内用体素中所有点云的重心来近似表示体素中其它点,栅格重心点的三维坐标Lx,Ly,Lz计算公式为:
(12)采用统计分析方法从一个点云数据集中移除测量噪声点
构建点云P={pi,0≤i≤n,pi∈R3}的拓扑结构,设置快速近邻搜索k的值,并且搜索点云P的拓扑结构中的每一个点云Pi最近邻NN(pi),计算点云Pi与它k个近邻Pij的平均距离d:
然后计算点云P的平均距离μ与标准差σ:
根据判断标准判断Pi是否满足公式(3),若满足则确定这一点是测量噪声点,反之则不是测量噪声点;
(13)采用基于随机采样一致性RANSAC算法进行点云特征提取
首先从点云中随机抽取一个点云样本,然后用最小方差计算其模型参数然后用最小方差计算点云样本对应的平面方程ax+by+z=d的模型参数a,b,d,并用该模型参数验证剩余点云并计算点云Pi至该平面距离di=|axi+byi+zi-d|,选取误差范围t,若di≤t则点Pi被认为在给定的误差范围内,如果较多的点在给定误差范围t之内,则该随机选取的样本最优,否则再循环此步骤,最后分析提取出的点云子集,保留符合要求的子集。
进一步的,所述步骤(2)包括以下步骤:
(21)法线估计
在点云Pi处通过它的k个近邻点Pij拟合一个最小二乘意义下的微切平面T(p),微切平面T(p)的平面方程表达式为:
ax+by+cz+d=0 (4)
其中,x,y,z表示Pi的近邻点Pij的三维坐标,a,b,c,d为微切平面T(p)的参数;
由式(4)可知a,b,c,d为线性表示,因此,微切平面的拟合属于线性最小二乘问题,对应的目标函数为:
AP=0 (5)
其中,
通过式(5)求得微切平面T(p)参数a,b,c,d,在求解平面法向量时需要对矢量进行单位化处理,即为:
(22)平面投影
由式(7)可以求出任意一点云pi(xi,yi,zi)在平面∏上的投影为:
(23)Delaunay三角剖分
遍历点云P={pi,0≤i≤n,pi∈R3}的拓扑结构中所有的点,从中选择距离最近的两个点p1,p2,将p1和p2组成初始边e1;接着以e1为生长边,按照满足Delaunay准则寻找扩展点pi,判断pi是否符合在分割平面的阈值范围δ内,如果点pi到分割平面的距离在该规定的距离范围里,那么则认为是内点,保留该点,否则不保留,以此获得初始三角形;然后以初始三角形三边为基准,依次搜索能以每条边构成三角的点,直到每个数据点都添加到三角网格中;
(23)曲面重构
即确定原始三维点云间的拓扑连接,将平面三角网格映射回三维空间内,由此确定原始三维点云间的拓补连接关系为:
进一步的,所述步骤(3)包括以下步骤:
(31)读取STL模型
建立顶点,边以及三角形,存放到预先定义的双向链表ListV中;
(32)建立模型拓扑关系
对初始链表ListV中顶点按照坐标x,y,z大小排序,让所有顶点都可以通过info找到自己唯一的数据,然后将原始顶点与边的关系去除,使得e中边均用info中顶点进行表示,最后根据顶点是否附加边信息删除多余顶点,得到唯一重建的顶点链表ListV’;
(33)网格简化
将三角网格点按特征进行划分为内部点和边界点,对于网格模型上的任一内部顶点p,设p1,p2,…,pk为p点周围顶点;S为p1,p2,…,pk的平均平面,DpS为点p到平面S的距离,则内部点p的删除测度为f(p):
f(p)=DPS (10)
对于网格模型上的任一边界顶点q,设q1,q2为与q点相邻的两个边界顶点,q1,q2,…,qk为q点周围的内部顶点,S’为q点周围顶点所确定的平均平面,DqS为点p到平面S的距离,Dqe为点q到q1q2连线的距离,则边界点q的删除测度为h(q):
h(q)=DqS+Dqe (11)
根据点的删除测度与删除条件距离平均平面S的阈值dt进行比较,删除测度小于dt则删除,否则保留。
进一步的,所述步骤(4)包括以下步骤:
(41)孔洞检测
读入初始顶点链表List V,遍历List V的顶点,根据判断条件:若其边邻接的三角形有一个为空则为边界顶点,找出边界顶点,并按照逆时针方向寻找下一个边界顶点;循环上述过程直至所有边界顶点全部被找到,输出孔洞起始边界链表bdrs;
(42)孔洞修复
读入孔洞起始边界链表bdrs,设孔洞起始边界为e,根据孔洞起始边界找出孔洞所有顶点,依次计算孔洞修补度γ:
γ=g1+g2+g3 (12)
其中,g1为以顶点v相邻的前后两条边的夹角,g2、g3分别为以v为一个顶点的边相邻三角片之间的法相夹角;γ越小说明以该顶点作为起点进行修补越接近原始平面,最小孔洞修补度的则为孔洞修补的第一个顶点;
(43)其它修复
将相距很近的顶点进行合并,从而修复STL错位和不共点的错误,其次通过增加或删除三角形操作对多个三角形面共边的缺陷进行修复,然后判断三角形面的法矢方向与其顶点是否符合右手法则,若不满足则调整相应的法矢量方向。
有益效果:与现有技术相比,本发明方法可有效解决基于激光扫描点云的STL模型重建问题,通过点云特征提取和模型重建等步骤生成了STL模型,并通过网格简化和孔洞修复技术实现了对所生成的STL模型表面缺陷的自动修复,从而在保留点云基本特征的前提下实现了STL数模的快速重建并提高了重建出的STL数模的可用度,可满足智能制造过程中的机器人离线编程技术、自动轨迹规划技术等不同领域的广泛需求。
附图说明
图1是本发明方法的流程图;
图2是提取点云特征流程图;
图3是快速模型重建流程图;
图4是模型参数阈值示意图;
图5是顶点、边、三角片拓扑关系示意图;
图6是模型修复流程图;
图7是模型孔洞示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步说明。
如图1所示,本发明的一种基于点云快速重建的STL数模生成方法,包括以下步骤:
(1)提取点云特征
首先对输入的点云采用体素栅格法实现下采样,在减小点云规模的时候保留点云形状的基本特征;然后采用统计分析方法从一个点云数据集中移除测量噪声点;最后采用基于随机采样一致性RANSAC算法进行点云特征提取,提取出符合要求的点云子集。算法的流程图如图2所示,具体步骤包括:
(11)采用体素栅格法实现下采样,简化点云。
对输入的点云数据u创建一个三维体素栅格,然后在每个体素内用体素中所有点云的重心来近似表示体素中其它点,栅格重心点的三维坐标Lx,Ly,Lz计算公式为:
(12)采用统计分析方法从一个点云数据集中移除测量噪声点。构建点云P={pi,0≤i≤n,pi∈R3}的拓扑结构,设置快速近邻搜索k的值,并且搜索点云P的拓扑结构中的每一个点云Pi最近邻NN(pi),计算点云Pi与它k个近邻Pij的平均距离d;
然后计算点云P的平均距离μ与标准差σ;
根据判断标准判断Pi,如果满足px={pi∈p|dx≤(μ-σ·α)或dx≥(μ+σ·α)}就可以确定这一点是测量噪声点,反之则不是测量噪声点。
(13)采用基于随机采样一致性RANSAC算法进行点云特征提取。
首先从点云中随机抽取一个点云样本,然后用最小方差计算其模型参数然后用最小方差计算点云样本对应的平面方程ax+by+z=d的模型参数a,b,d,并用该模型参数验证剩余点云并计算点云Pi至该平面距离di=|axi+byi+zi-d|,选取误差范围t,若di≤t则点Pi被认为在给定的误差范围内,如果较多的点在给定误差范围t之内,则该随机选取的样本最优,否则再循环此步骤,最后分析提取出的点云子集,保留符合要求的子集。
(2)快速模型重建
首先将三维点云通过法线投影到某一个平面内;然后对投影得到的点云采用基于Delaunay的空间区域增长算法做平面内的三角化,得到各点的连接关系;最后根据投影点云的连接关系确定各原始三维点云间的拓扑连接,得到表示曲面模型的三角网格。算法的流程图如图3所示,具体步骤包括:
(21)法线估计。在点云Pi处通过它的k个近邻点Pij拟合一个最小二乘意义下的微切平面T(p)。
微切平面T(p)的平面方程表达式为:
ax+by+cz+d=0 (4)
其中x,y,z表示Pi的近邻点Pij的三维坐标,a,b,c,d为微切平面T(p)的参数。
由式(4)可知a,b,c,d为线性表示,因此,微切平面的拟合属于线性最小二乘问题,对应的目标函数为:
AP=0 (5)
其中,
通过式(5)求得微切平面T(p)参数a,b,c,d。在求解平面法向量时需要对矢量进行单位化处理,即为:
由式(7)可以求出任意一点云pi(xi,yi,zi)在平面∏上的投影:
(23)Delaunay三角剖分。遍历点云P={pi,0≤i≤n,pi∈R3}的拓扑结构中所有的点,从中选择距离最近的两个点p1,p2,将p1和p2组成初始边e1。接着以e1为生长边,按照满足Delaunay准则寻找扩展点pi,判断pi是否符合在分割平面的阈值范围δ内如图4所示,如果点pi到分割平面的距离在该规定的距离范围里,那么则认为是内点,保留该点,否则不保留,以此获得初始三角形。然后以初始三角形三边为基准,依次搜索能以每条边构成三角的点,直到每个数据点都添加到三角网格中。
(24)曲面重构,即确定原始三维点云间的拓扑连接。将平面三角网格映射回三维空间内,由此确定原始三维点云间的拓补连接关系为:
(3)拓补关系创建
首先依次读取STL模型数据,存放到预先定义的双向链表中;然后合并冗余顶点,对边中的顶点以及三角形中边进行替换;最后将三角网格点按特征进行划分,依据划分网格顶点类型,采取不同的判据估算删除测度,将满足删除条件的顶点删除以实现网格简化。具体步骤包括:
(31)读取STL模型。建立顶点,边以及三角形,存放到预先定义的双向链表ListV中。顶点v、边e、三角形T三者之间对应的关系如图5所示,其中V1、V2和V3表示三角形顶点,e12表示边的方向为V1→V2,e23表示边的方向为V2→V3,e31表示边的方向为V3→V1,T(e12,e23,e31)表示三条边逆时针方向组成三角形。
(32)建立模型拓扑关系。对初始链表ListV中顶点按照坐标x,y,z大小排序,让所有顶点都可以通过info找到自己唯一的数据,然后将原始顶点与边的关系去除,使得e中边均用info中顶点进行表示,最后根据顶点是否附加边信息删除多余顶点,得到唯一重建的顶点链表ListV’。
(33)网格简化。将三角网格点按特征进行划分为内部点和边界点,对于网格模型上的任一内部顶点p,设p1,p2,…,pk为p点周围顶点。S为p1,p2,…,pk的平均平面,DpS为点p到平面S的距离,则内部点p的删除测度为f(p)。
f(p)=DPS (10)
对于网格模型上的任一边界顶点q,设q1,q2为与q点相邻的两个边界顶点,q1,q2,…,qk为q点周围的内部顶点,S’为q点周围顶点所确定的平均平面,DqS为点p到平面S的距离,Dqe为点q到q1q2连线的距离,则边界点q的删除测度为h(q)。
h(q)=DqS+Dqe (11)
根据点的删除测度与删除条件距离平均平面S的阈值dt进行比较,删除测度小于dt则删除,否则保留。
(4)模型修复
首先找出所有的边界顶点,根据顶点的邻接边检测出孔洞;然后遍历当前顶点链表,依次计算孔洞修补度γ,最小孔洞修补度的则为孔洞修补的第一个顶点;最后进行顶点合并和法矢修复。算法的流程图如图6所示,具体步骤包括:
(41)孔洞检测。如图7所示读入初始顶点链表List V,遍历List V的顶点,根据判断条件:若其边邻接的三角形有一个为空则为边界顶点,找出边界顶点,并按照逆时针方向寻找下一个边界顶点。循环上述过程直至所有边界顶点全部被找到,输出孔洞起始边界链表bdrs={v1,v2,v3,v4,v5}。
(42)孔洞修复。读入孔洞起始边界链表bdrs,设孔洞起始边界为e,根据孔洞起始边界找出孔洞所有顶点,依次计算孔洞修补度γ。
γ=g1+g2+g3 (12)
其中,g1为以顶点v相邻的前后两条边的夹角,g2、g3分别为以v为一个顶点的边相邻三角片之间的法相夹角。以图7顶点v1为例进行说明,则g1=<v1v2,v1v5>,g2=<t,t1>法相夹角,g3=<t,t5>法相夹角。
γ越小说明以该顶点作为起点进行修补越接近原始平面,最小孔洞修补度的则为孔洞修补的第一个顶点。
(43)其它修复。将相距很近的顶点进行合并,从而修复STL错位和不共点的错误,其次通过增加或删除三角形操作对多个三角形面共边的缺陷进行修复,然后判断三角形面的法矢方向与其顶点是否符合右手法则,若不满足则调整相应的法矢量方向。
应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (3)
1.一种基于点云快速重建的STL数模生成方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)对输入的点云进行简化滤波,并提取点云特征;具体为:
(11)采用体素栅格法实现下采样
对输入的点云数据u创建一个三维体素栅格,然后在每个体素内用体素中所有点云的重心来近似表示体素中其它点,栅格重心点的三维坐标Lx,Ly,Lz计算公式为:
(12)采用统计分析方法从一个点云数据集中移除测量噪声点
构建点云P={pi,0≤i≤n,pi∈R3}的拓扑结构,设置快速近邻搜索k的值,并且搜索点云P的拓扑结构中的每一个点云Pi最近邻NN(pi),计算点云Pi与它k个近邻Pij的平均距离d:
然后计算点云P的平均距离μ与标准差σ:
根据判断标准判断Pi,如果满足px={pi∈p|dx≤(μ-σ·α)或dx≥(μ+σ·α)},则确定这一点是测量噪声点,反之则不是测量噪声点;
(13)采用基于随机采样一致性RANSAC算法进行点云特征提取
首先从点云中随机抽取一个点云样本,然后用最小方差计算其模型参数然后用最小方差计算点云样本对应的平面方程ax+by+z=d的模型参数a,b,d,并用该模型参数验证剩余点云并计算点云Pi至该平面距离di=|axi+byi+zi-d|,选取误差范围t,若di≤t则点Pi被认为在给定的误差范围内,如果较多的点在给定误差范围t之内,则该随机选取的样本最优,否则再循环此步骤,最后分析提取出的点云子集,保留符合要求的子集;
(2)通过投影三角片算法对数模表面点云进行曲面重建;具体的:
(21)法线估计
在点云Pi处通过它的k个近邻点Pij拟合一个最小二乘意义下的微切平面T(p),微切平面T(p)的平面方程表达式为:
ax+by+cz+d=0 (4)
其中,x,y,z表示Pi的近邻点Pij的三维坐标,a,b,c,d为微切平面T(p)的参数;
由式(4)可知a,b,c,d为线性表示,因此,微切平面的拟合属于线性最小二乘问题,对应的目标函数为:
AP=0 (5)
其中,
通过式(5)求得微切平面T(p)参数a,b,c,d,在求解平面法向量时需要对矢量进行单位化处理,即为:
(22)平面投影
由式(7)可以求出任意一点云pi(xi,yi,zi)在平面Π上的投影为:
(23)Delaunay三角剖分
遍历点云P={pi,0≤i≤n,pi∈R3}的拓扑结构中所有的点,从中选择距离最近的两个点p1,p2,将p1和p2组成初始边e1;接着以e1为生长边,按照满足Delaunay准则寻找扩展点pi,判断pi是否符合在分割平面的阈值范围δ内,如果点pi到分割平面的距离在该规定的距离范围里,那么则认为是内点,保留该点,否则不保留,以此获得初始三角形;然后以初始三角形三边为基准,依次搜索能以每条边构成三角的点,直到每个数据点都添加到三角网格中;
(24)曲面重构
即确定原始三维点云间的拓扑连接,将平面三角网格映射回三维空间内,由此确定原始三维点云间的拓补连接关系为:
(3)采用合并冗余顶点的方法在STL数模上建立模型拓补关系,并进行网格简化以加速后续处理;
(4)对简化后的STL数模进行孔洞检测和修复以去除模型中的缺陷。
2.根据权利要求1所述的一种基于点云快速重建的STL数模生成方法,其特征在于,所述步骤(3)包括以下步骤:
(31)读取STL模型
建立顶点,边以及三角形,存放到预先定义的双向链表ListV中;
(32)建立模型拓扑关系
对初始链表ListV中顶点按照坐标x,y,z大小排序,让所有顶点都可以通过info找到自己唯一的数据,然后将原始顶点与边的关系去除,使得e中边均用info中顶点进行表示,最后根据顶点是否附加边信息删除多余顶点,得到唯一重建的顶点链表ListV’;
(33)网格简化
将三角网格点按特征进行划分为内部点和边界点,对于网格模型上的任一内部顶点p′,设p1,p2,…,pk为p′点周围顶点;S为p1,p2,…,pk的平均平面,DpS为内部顶点p′到平面S的距离,则内部顶点p′的删除测度为f(p):
f(p′)=DPS (10)
对于网格模型上的任一边界顶点q,设q1,q2为与q点相邻的两个边界顶点,q1,q2,…,qk为q点周围的内部顶点,S’为q点周围顶点所确定的平均平面,DqS为内部顶点p′到平面S的距离,Dqe为点q到q1q2连线的距离,则边界点q的删除测度为h(q):
h(q)=DqS+Dqe (11)
根据点的删除测度与删除条件距离平均平面S的阈值dt进行比较,删除测度小于dt则删除,否则保留。
3.根据权利要求1所述的一种基于点云快速重建的STL数模生成方法,其特征在于,所述步骤(4)包括以下步骤:
(41)孔洞检测
读入初始顶点链表List V,遍历List V的顶点,根据判断条件:若其边邻接的三角形有一个为空则为边界顶点,找出边界顶点,并按照逆时针方向寻找下一个边界顶点;循环上述过程直至所有边界顶点全部被找到,输出孔洞起始边界链表bdrs;
(42)孔洞修复
读入孔洞起始边界链表bdrs,设孔洞起始边界为e,根据孔洞起始边界找出孔洞所有顶点,依次计算孔洞修补度γ:
γ=g1+g2+g3 (12)
其中,g1为以顶点v相邻的前后两条边的夹角,g2、g3分别为以v为一个顶点的边相邻三角片之间的法相夹角;γ越小说明以该顶点作为起点进行修补越接近原始平面,最小孔洞修补度的则为孔洞修补的第一个顶点;
(43)其它修复
将相距很近的顶点进行合并,从而修复STL错位和不共点的错误,其次通过增加或删除三角形操作对多个三角形面共边的缺陷进行修复,然后判断三角形面的法矢方向与其顶点是否符合右手法则,若不满足则调整相应的法矢量方向。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710928391.7A CN107767457B (zh) | 2017-10-09 | 2017-10-09 | 一种基于点云快速重建的stl数模生成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710928391.7A CN107767457B (zh) | 2017-10-09 | 2017-10-09 | 一种基于点云快速重建的stl数模生成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107767457A CN107767457A (zh) | 2018-03-06 |
CN107767457B true CN107767457B (zh) | 2021-04-06 |
Family
ID=61266439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710928391.7A Expired - Fee Related CN107767457B (zh) | 2017-10-09 | 2017-10-09 | 一种基于点云快速重建的stl数模生成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107767457B (zh) |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108445505B (zh) * | 2018-03-29 | 2021-07-27 | 南京航空航天大学 | 线环境下基于激光雷达的特征显著性检测方法 |
CN108682012B (zh) * | 2018-05-15 | 2021-07-27 | 佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院 | 一种基于线扫激光的3d曲面玻璃表面平整性缺陷检测方法 |
CN109118574A (zh) * | 2018-07-04 | 2019-01-01 | 北京航空航天大学 | 一种基于三维特征提取的快速逆向建模方法 |
CN109191580B (zh) * | 2018-07-26 | 2023-04-07 | 大连交通大学 | 一种脊柱侧弯矫形器数字化设计方法 |
CN109147040B (zh) * | 2018-08-28 | 2020-06-30 | 浙江大学 | 基于模板的人体点云孔洞修补方法 |
CN109344533B (zh) * | 2018-10-23 | 2023-01-17 | 北京建筑大学 | 地下工井电缆网络模型的建立方法 |
CN109541997B (zh) * | 2018-11-08 | 2020-06-02 | 东南大学 | 一种面向平面/近似平面工件的喷涂机器人快速智能编程方法 |
CN109636914B (zh) * | 2018-12-17 | 2022-10-18 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 一种基于自适应滚球算法的曲面重建方法和系统 |
CN109840938B (zh) * | 2018-12-30 | 2022-12-23 | 芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司 | 一种用于复杂汽车点云模型重建方法 |
CN109918755B (zh) * | 2019-02-28 | 2020-08-14 | 大连理工大学 | 一种基于点云数据的低刚度制件装配变形预测方法 |
CN110176073B (zh) * | 2019-05-20 | 2023-07-04 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 三维缺陷模型自动建模和自适应分层方法 |
CN110547766B (zh) * | 2019-08-22 | 2023-04-28 | 苏州佳世达光电有限公司 | 口扫机的操作方法 |
CN110992483B (zh) * | 2019-11-19 | 2024-04-09 | 中国石油大学(华东) | 基于逆向建模打印真实三维缝洞型油藏物理模型的方法 |
CN110991308B (zh) * | 2019-11-28 | 2023-07-25 | 上海交通大学 | 三维模型中螺纹特征及参数的快速识别提取方法 |
CN111199549B (zh) * | 2019-12-17 | 2022-08-16 | 西安交通大学 | 基于叶片型面测量点云的叶型提取方法 |
CN113327321A (zh) * | 2020-02-28 | 2021-08-31 | 北京创奇视界科技有限公司 | 基于三维成像声纳点云的海底地形三维模型自动建模方法 |
CN111445472B (zh) * | 2020-03-26 | 2023-05-12 | 达闼机器人股份有限公司 | 激光点云地面分割方法、装置、计算设备及存储介质 |
CN111540040B (zh) * | 2020-04-20 | 2022-12-27 | 上海曼恒数字技术股份有限公司 | 一种基于点云数据进行模型构建方法、装置、存储介质 |
CN112231850A (zh) * | 2020-08-04 | 2021-01-15 | 沈阳工业大学 | 一种基于re的齿轮失效部位特征重构方法 |
CN112015138B (zh) * | 2020-09-04 | 2021-08-10 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 基于k最近邻迭代最近网格算法的叶片轮廓误差评价方法 |
CN112418030B (zh) * | 2020-11-11 | 2022-05-13 | 中国标准化研究院 | 一种基于三维点云坐标的头面部号型分类方法 |
CN112902905A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-06-04 | 西安电子科技大学 | 一种基于高清3d扫描的地物谱测试方法及系统 |
CN113658184B (zh) * | 2021-06-02 | 2024-03-12 | 重庆大学 | 一种基于iges模型引导的点云曲面分割方法 |
CN114723913A (zh) * | 2021-08-12 | 2022-07-08 | 成都工具研究所有限公司 | 影像仪扫描文件矢量化及参数化处理方法 |
CN113487633A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-10-08 | 熵智科技(深圳)有限公司 | 一种点云轮廓提取方法、装置、计算机设备及存储介质 |
CN114119628B (zh) * | 2021-10-25 | 2022-10-11 | 南京航空航天大学 | 一种基于特征模板的点云精确分割方法 |
CN114419130A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-29 | 中国水利水电第七工程局有限公司 | 一种基于图像特征和三维点云技术的散料体积测量方法 |
CN114357906B (zh) * | 2021-12-31 | 2022-07-12 | 浙江大学 | 激波特征曲面网格重建方法及装置、电子设备、存储介质 |
CN115578429B (zh) * | 2022-11-21 | 2023-05-05 | 西北工业大学 | 一种基于点云数据的模具在线精度检测方法 |
CN116197913B (zh) * | 2023-03-23 | 2023-12-05 | 广东技术师范大学 | 一种基于点云处理的机器人加工路径规划方法和存储介质 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101650835A (zh) * | 2009-09-09 | 2010-02-17 | 哈尔滨工业大学 | 基于局部线性嵌入法构建狗左心室传导系统三维几何结构 |
CN102044088A (zh) * | 2010-11-09 | 2011-05-04 | 广州市城市规划勘测设计研究院 | 单站地面激光扫描海量散乱点云的lod模型快速构建方法 |
CN102110305A (zh) * | 2009-12-29 | 2011-06-29 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 点云三角网格面构建系统及方法 |
CN103985155A (zh) * | 2014-05-14 | 2014-08-13 | 北京理工大学 | 基于映射法的散乱点云Delaunay三角剖分曲面重构方法 |
CN105022865A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-11-04 | 西安交通大学 | 一种基于stl模型布尔运算的飞机油箱内表面模型提取方法 |
CN105030347A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-11-11 | 南京航空航天大学 | 基于牙根信息的数字化正畸排牙方法及基于该方法的托槽转移装置设计方法 |
CN105354880A (zh) * | 2015-10-15 | 2016-02-24 | 东南大学 | 一种基于线激光扫描的喷砂机器人自动路径生成方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101192307B (zh) * | 2006-11-17 | 2012-05-23 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 点云三角网格面构建方法 |
US8571351B2 (en) * | 2012-06-03 | 2013-10-29 | Tianzhi Yang | Evaluating mapping between spatial point sets |
-
2017
- 2017-10-09 CN CN201710928391.7A patent/CN107767457B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101650835A (zh) * | 2009-09-09 | 2010-02-17 | 哈尔滨工业大学 | 基于局部线性嵌入法构建狗左心室传导系统三维几何结构 |
CN102110305A (zh) * | 2009-12-29 | 2011-06-29 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 点云三角网格面构建系统及方法 |
CN102044088A (zh) * | 2010-11-09 | 2011-05-04 | 广州市城市规划勘测设计研究院 | 单站地面激光扫描海量散乱点云的lod模型快速构建方法 |
CN103985155A (zh) * | 2014-05-14 | 2014-08-13 | 北京理工大学 | 基于映射法的散乱点云Delaunay三角剖分曲面重构方法 |
CN105022865A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-11-04 | 西安交通大学 | 一种基于stl模型布尔运算的飞机油箱内表面模型提取方法 |
CN105030347A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-11-11 | 南京航空航天大学 | 基于牙根信息的数字化正畸排牙方法及基于该方法的托槽转移装置设计方法 |
CN105354880A (zh) * | 2015-10-15 | 2016-02-24 | 东南大学 | 一种基于线激光扫描的喷砂机器人自动路径生成方法 |
Non-Patent Citations (7)
Title |
---|
Industrial Application of Point Cloud STL Data for Reverse Engineering;KUMAR,A .etal;《DAAAM INTERNATIONAL SCIENTIFIC BOOK》;20120131;445-462页 * |
STL面片中冗余顶点的快速滤除算法及其应用;崔树标 等;《中国机械工程》;20010228;第12卷(第2期);173-175页 * |
基于低成本激光扫描工件的快速建模算法研究;徐龙 等;《工业控制计算机》;20170430;第30卷(第4期);83-84,87页 * |
基于散乱点Delaunay三角剖分的曲面重建;王宁;《中国优秀硕士学位论文全文数据库——基础科学辑》;20111015(第10期);2,16页 * |
基于顶点删除的三角网格模型简化新方法;罗鹍 等;《微电子学与计算机》;20090531;第26卷(第5期);142-144,148页 * |
由点云数据生成三角网格曲面的区域增长算法;高福顺 等;《吉利大学学报》;20080531;第46卷(第3期);413-417页 * |
面向3D打印切片处理的模型快速载入方法研究;娄平 等;《武汉理工大学学报》;20160630;第38卷(第6期);97-101页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107767457A (zh) | 2018-03-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107767457B (zh) | 一种基于点云快速重建的stl数模生成方法 | |
Lin et al. | Online quality monitoring in material extrusion additive manufacturing processes based on laser scanning technology | |
CN103617603B (zh) | 一种三维数字几何网格模型结构的自动修复方法 | |
CN111581776B (zh) | 一种基于几何重建模型的等几何分析方法 | |
CN107610061B (zh) | 一种基于二维投影的保边点云孔洞修补方法 | |
CN107622530B (zh) | 一种高效鲁棒的三角网切割方法 | |
CN113781667A (zh) | 三维结构简化重建方法、装置、计算机设备和存储介质 | |
CN111710023B (zh) | 一种三维点云数据特征点提取方法及应用 | |
CN108230452B (zh) | 一种基于纹理合成的模型补洞方法 | |
CN106951643A (zh) | 一种船体复杂外板三维点云数据精简方法及装置 | |
CN113724401B (zh) | 一种三维模型切割方法、装置、计算机设备和存储介质 | |
CN114611359B (zh) | 一种网格-参数混合模型建模方法和系统 | |
CN112767424B (zh) | 一种基于室内三维点云空间自动剖分方法 | |
Wang et al. | Distortion-free intelligent sampling of sparse surfaces via locally refined T-spline metamodelling | |
Kwon | Design point generation method from a lightweight model for dimensional quality management in shipbuilding | |
CN108594764A (zh) | 一种三角网格模型的等残留高度刀触点轨迹生成方法 | |
CN115047825A (zh) | 一种数控加工铣削实时显示的方法 | |
CN112687010B (zh) | 一种端框钻模的数字化计量方法 | |
CN118052866A (zh) | 一种气道树中心线提取方法及系统 | |
CN115861549A (zh) | 一种自动替换实景三维数据中树木模型的方法和装置 | |
Balázs et al. | Efficient trimmed NURBS tessellation | |
Ng et al. | Incremental tessellation of trimmed parametric surfaces | |
Denker et al. | On-line reconstruction of CAD geometry | |
D'amato et al. | Mesh optimization with volume preservation using GPU | |
Bevilacqua et al. | An evolutionary optimization method for parameter search in 3d points cloud reconstruction |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210406 |