CN116071274A - 一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法及系统，涉及飞机逆向工程技术领域。一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法包括：对跨面孔洞特征进行分析；通过点云之间的属性进行生长，对点与点之间生长条件的确定，其中，生长条件为点云之间相似的属性；根据跨面孔洞曲率区分明显的特点，采用基于曲率约束的区域生长方法分割跨面孔洞点云数据；将跨面大面积孔洞分解为小面积孔洞，分别对其修复从而实现跨面孔洞修补。能够基于点云曲率特征对跨面孔洞进行分割，将难以修补的跨面孔洞问题转化为易于修补的小面积孔洞问题，实现跨面大面积孔洞修补。

Description

一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法及系统

技术领域

本申请涉及飞机逆向工程技术领域，具体而言，涉及一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法及系统。

背景技术

飞机蒙皮作为航空器的重要部件,直接影响到飞行安全，飞机蒙皮损伤检测的关键步骤是飞机点云三维重建。使用3D激光扫描仪获取点云数据时，由于设备尺寸和采集条件的限制，采集到的点云常包含孔洞，这会影响点云模型的三维重建。

近年来，随着孔洞修补研究的深入，国内外学者都取得了一定的成果。杨永强等基于最小二乘支撑向量机，结合孔洞边界和领域信息，实现点云孔洞数据修补。王春香等以斗齿点云孔洞为修补对象，基于改进的径向基函数神经网络，实现散乱点云孔洞模型的修补。李由之等通过经纬网格区域划分，采用插值方法，实现孔洞修补。何东健等对点云进行切片投影处理，然后对切片点进行补点，基于三次B样条曲线调整填充点，实现大面积奶牛孔洞修补，但受噪点影响较大。Wang等通过提取孔洞周围特征点，拟合出缺失的特征曲线，然后通过填充每个子孔洞实现孔洞修补。崔文等基于最小角度法应用三角面片填充孔洞，利用最小二阶导数调整曲面曲率，最终实现孔洞修补。王岩等通过创建孔洞缺失的边界，将边界孔修补问题转化为封闭孔修补问题，并对孔洞添加质心，进行平滑处理实现孔洞修补。Pernot 等基于点云孔洞模型周围的信息对孔洞进行修补，然后根据曲率特征条件调整修补区域完成孔洞修补，该方法对平滑区域修补较效果较好。晏海平等采用二次划分策略建立点云拓扑关系，提取点云孔洞边界，对孔洞进行填充，利用径向基函数调整填充区域的点云，实现孔洞修补，取得了不错的效果。刘云华等根据孔洞尖锐特征对孔洞区域进行划分，对缺失区域异步生长填充，填充的面片进行求交保证模型原有尖锐特征，实现尖锐特征的孔洞修补。以上孔洞修补方法对于简单，小面积孔洞修补效果较好，对于跨多个面，带有曲率且漏洞面积较大的孔洞修补效果不理想。

在跨面大面积孔洞修补中，逆向软件往往难以修补，针对该问题，提出一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法，其能够基于点云曲率特征对跨面孔洞进行分割，将难以修补的跨面孔洞问题转化为易于修补的小面积孔洞问题，实现跨面大面积孔洞修补。

本申请的另一目的在于提供一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补系统，其能够运行一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法，其包括对跨面孔洞特征进行分析；通过点云之间的属性进行生长，对点与点之间生长条件的确定，其中，生长条件为点云之间相似的属性；根据跨面孔洞曲率区分明显的特点，采用基于曲率约束的区域生长方法分割跨面孔洞点云数据；将跨面大面积孔洞分解为小面积孔洞，分别对其修复从而实现跨面孔洞修补。

在本申请的一些实施例中，上述还包括：修补策略还包括跨面孔洞边界种子点提取，基于点云区域生长跨面孔洞分割，基于预设专业逆向软件孔洞填充。

在本申请的一些实施例中，上述还包括：将预处理后的飞机蒙皮数据导入逆向工程软件，观察模型从而定位跨面孔洞位置；确定漏洞之后，在逆向工程软件中采用选择孔洞边界点云的方法，将漏洞周围的点分离出来作为种子点，选取的点云点数包含整个跨面孔洞，从而获取跨面孔洞种子点。

在本申请的一些实施例中，上述还包括：利用基于点云区域生长算法对跨面孔洞进行分割，通过曲率计算确定跨面孔洞边界的曲率突变点,以曲率突变点为特征点，拟合出种子点分割边界，以分割边界为分割特征对跨面孔洞进行分割，从而实现分割跨面孔洞种子点。

在本申请的一些实施例中，上述还包括：在专业逆向软件中，根据第一小面积平面孔和第二小面积平面孔的特征，其特征为边界未封闭的孔，划分为边界孔，按边界孔的方法进行修补；将修补后的平面孔洞与小面积曲面曲率孔拼接，产生带新边界的孔洞，其特征为边界封闭的孔，划分为封闭孔，按照封闭孔方法进行修补，最终实现跨面大面积孔洞修补。

在本申请的一些实施例中，上述还包括：对跨面孔洞各个区域选择一个点作为种子点，从曲率最小的地方开始聚类，减小分割的段数。

在本申请的一些实施例中，上述还包括：用曲率值最小的点作为初始点，从曲率最小点开始生长，区域生长分割中种子点的选取决定着分割的准确率。

第二方面，本申请实施例提供一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补系统，其包括分析模块，用于对跨面孔洞特征进行分析；

生长条件确定模块，用于通过点云之间的属性进行生长，对点与点之间生长条件的确定，其中，生长条件为点云之间相似的属性；

分割模块，用于根据跨面孔洞曲率区分明显的特点，采用基于曲率约束的区域生长方法分割跨面孔洞点云数据；

修补模块，用于将跨面大面积孔洞分解为小面积孔洞，分别对其修复从而实现跨面孔洞修补。

在本申请的一些实施例中，上述包括：用于存储计算机指令的至少一个存储器；与上述存储器通讯的至少一个处理器，其中当上述至少一个处理器执行上述计算机指令时，上述至少一个处理器使上述系统执行：分析模块、生长条件确定模块、分割模块及修补模块。

第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法中任一项的方法。

相对于现有技术，本申请的实施例至少具有如下优点或有益效果：

首先识别定位跨面孔洞，提取跨面孔洞种子点云；然后利用基于点云曲率特征的区域生长法分割跨面孔洞，得到小面积孔洞；最后采用小面积孔洞修补方法进行修复，实现跨面大面积孔洞修补。以飞机蒙皮跨面孔洞为实验对象，实验结果与逆向软件和径向基算法修补效果对比表明，该方法与设计模型重合度最高，保持了孔洞的曲率特征，修补结果无明显凹陷和凸起，颜色变化面积最小，保持了原有模型的几何特征，孔洞修补效果较好，实现了较好的修补效果，为飞机损伤检测提供了技术基础。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种支撑架局部放大示意图；

图2为本申请实施例提供的一种支撑架遮挡形成跨面大面积孔洞示意图；

图3为本申请实施例提供的一种跨面大面积孔洞特征示意图；

图4为本申请实施例提供的一种跨面大面积孔洞表面曲率示意图；

图5为本申请实施例提供的一种跨面大面积孔洞修补流程示意图；

图6为本申请实施例提供的一种跨面孔洞种子点示意图；

图7为本申请实施例提供的一种跨面孔洞分割效果示意图；

图8为本申请实施例提供的一种跨面孔洞曲率突变点示意图；

图9为本申请实施例提供的一种跨面孔洞分割效果示意图；

图10为本申请实施例提供的一种小面积平面孔洞h1修补过程示意图；

图11为本申请实施例提供的一种小面积平面孔洞h2修补过程示意图；

图12为本申请实施例提供的一种小面积曲面曲率孔h3修补过程示意图；

图13为本申请实施例提供的一种跨面孔洞修补实验对比示意图；

图14为本申请实施例提供的一种本文补洞效果与设计模型对比示意图；

图15为本申请实施例提供的一种Geomagic Wrap 2021补洞效果与设计模型对比示意图；

图16为本申请实施例提供的一种NX imageware 13补洞效果与设计模型对比示意图；

图17为本申请实施例提供的一种RBF补洞效果与设计模型对比示意图；

图18为本申请实施例提供的一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补系统模块示意图；

图19为本申请实施例提供的一种电子设备。

图标：10-分析模块；20-生长条件确定模块；30-分割模块；40-修补模块；101-存储器；102-处理器；103-通信接口。

实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

实施例1

如图1所示，需要把飞机用支撑架悬空，最大程度获取飞机的完整点云。如图2所示，由于支撑架遮挡飞机蒙皮表面，导致获取的点云数据出现跨面大面积孔洞。孔洞较大，且分布在不同平面，逆向软件难以修补。由于跨面孔洞的存在，影响飞机蒙皮点云三维重建和损伤检测。

跨面孔洞修补方法：对跨面孔洞特征进行分析，如图3所示，其特征包含两个平面上的小面积平面孔h1，小面积平面孔h2,和一个曲面上的小面积曲面曲率孔h3。对其表面曲率进行计算，如图4所示，其中孔h1，孔h2所在平面点云簇显示为蓝色，表面曲率值趋近于0。孔h3所在曲面点云簇90%显示为绿色，表面曲率值在0.10096到0.020192之间，表面曲率值具有明显差异。

点云区域生长法是利用点云之间的属性进行生长，关键在于点与点之间生长条件的确定，生长条件为点云之间相似的属性如曲率、颜色、灰度级等。根据跨面孔洞曲率区分明显的特点，采用基于曲率约束的区域生长方法分割跨面孔洞点云数据。将跨面大面积孔洞分解为小面积孔洞，分别对其修复从而实现跨面孔洞修补。

修补策略及方法：如图5所示，修补方法主要包括 3 个方面:跨面孔洞边界种子点提取，基于点云区域生长跨面孔洞分割，基于Geomagic Wrap 2021专业逆向软件孔洞填充。具体步骤如下：

定位跨面孔洞位置。将预处理后的飞机蒙皮数据导入逆向工程软件GeomagicWrap 2021，观察模型。跨面孔洞的特征为分布在多个平面，洞口面积较大，应用软件手动定位跨面孔洞位置。

获取跨面孔洞种子点。确定漏洞之后，在Geomagic Wrap 2021 软件中采用选择孔洞边界点云的方法，将漏洞周围的点分离出来作为种子点，选取的点云点数，需要包含整个跨面孔洞。

分割跨面孔洞种子点。利用基于点云区域生长算法对跨面孔洞进行分割，通过曲率计算确定跨面孔洞边界的曲率突变点,以曲率突变点为特征点，拟合出种子点分割边界，以分割边界为分割特征对跨面孔洞进行分割。

跨面孔洞修补。在Geomagic Wrap 2021软件中，根据小面积平面孔h1，小面积平面孔h2的特征，其特征为边界未封闭的孔，划分为边界孔，按边界孔的方法进行修补。将修补后的平面孔洞与小面积曲面曲率孔h3拼接，产生带新边界的孔洞，其特征为边界封闭的孔，划分为封闭孔，按照封闭孔方法进行修补，最终实现跨面大面积孔洞修补。

区域生长分割：本实施例所提方法的关键是采用点云区域生长法对跨面孔洞进行分割，分割的精度，影响到整个跨面孔洞的修补效果。对跨面孔洞各个区域选择一个点作为种子点，从曲率最小的地方开始聚类，可以减小分割的段数，提高分割的效率。

初始种子点的选取和区域生长准则设定：用曲率值最小的点作为初始点，从曲率最小点开始生长，区域生长分割中种子点的选取决定着分割的准确率，点云曲率的计算方法如下：

（1）计算跨面孔洞点云中某一点 p 的平均曲率 ，平均曲率 满足以下关系：

                  (1)

式中为法向量，A为p周围一个无限小的区域，diam(a)为这个区域的直径，为关于点 p 的梯度算子。

（2）将（1）式离散化，得到的平均曲率:

                      (2)

(3)

式中，分别为连接，边的对角。

（3）设置两个空集，和一个数组。通过计算点云之间的夹角，将点云根据设置的阙值分别加入两个空集，完成区域生长。点云法向量的计算包含法向量估计和法向量定向，最主要的是对式（4）协方差C特征值的分解。这个协方差矩阵从查询点的近邻元素中创建，对于每一个点  ，对应点协方差矩阵 C 如下：

(4)

 (5)

式中k是邻近点的数目,是最近邻元素的三维质心,是协方差矩阵的第 j个特征值，是第 j 个特征向量。求得C的各特征值,特征值最小时所对应的特征向量即为该平面的法向量。

曲率阙值的设定：曲率阙值的设定是跨面孔洞分割的关键，采用开源PCL（PointCloud Library）库实现，调用reg.setSmoothnessThreshold平滑阙值成员函数和setCurvatureThreshold曲率阙值成员函数进行设置。

在算法实现中，使用pcl::NormalEstimationOMP估计跨面孔洞点云曲率，采用pcl::RegionGrowing进行点云区域生长，定义聚类对象 cluster，调用 extract 获取聚类的结果，实现区域生长分割。

实施例2

跨面孔洞修补：应用本实施例所提方法对飞机蒙皮跨面大面积孔洞进行修补，实验环境如表1所示：用 Microsoft Visual Studio 2017编译平台、开源点云库PCL1.8.1 进行C++区域生长算法编程，对跨面孔洞进行分割。应用Geomagic Wrap 2021逆向工程软件对分割后的孔洞进行填充，具体步骤如下：

表1，实验环境配置：

定位跨面孔洞位置。将预处理后的飞机蒙皮数据导入逆向工程软件GeomagicWrap 2021，观察模型，手动定位跨面孔洞位置。获取跨面孔洞种子点。确定孔洞位置之后，在Geomagic Wrap 2021 软件中采用选择孔洞边界点云的方法，将跨面孔洞周围的点分离作为种子点，如图6所示。

分割跨面孔洞种子点。利用基于点云区域生长算法对跨面孔洞进行分割，根据跨面孔洞的曲率，经算法参数调试，设置跨面孔洞的平滑阙值ST= 3.0，跨面孔洞的曲率阈值为 CT= 0.005,调用区域生长算法得到分割结果，如图7所示，获得3组点云簇，包括两个平面点云簇,分别显示为绿色和紫色和一个曲面点云簇显示为红色。如图8所示，在分割后的点云模型上确定跨面孔洞边界的曲率突变点共四个，曲率突变点P1、P2、P3、P4。以曲率突变点为特征点，拟合出种子点分割边界，以种子点分割边界为分割特征对跨面孔洞进行分割，生成图9(a)小面积平面孔洞h1，图9（b）小面积平面孔洞h2，图9(c)小面积曲面曲率孔h3。

跨面孔洞修补。在Geomagic Wrap 2021软件中，根据小面积平面孔洞h1、h2的特征，其特征为边界未封闭的孔，划分为边界孔，按边界孔的方法进行修补。如图10所示，图10（a）是小面积平面孔洞h1，图10（b）是孔h1修补效果，孔h1修补后孔洞颜色变为绿色，与该平面孔洞颜色一致。如图11所示，图11（a）是小面积平面孔洞h2，图11（b）是孔h2修补效果，h2修补后孔洞颜色变为紫色，与该平面孔洞颜色一致。将修补后的平面孔洞与小面积曲面曲率孔h3拼接，产生带新边界的孔洞，其特征为边界封闭的孔，划分为封闭孔。按照封闭孔方法进行修补，如图12所示，图12（a）是小面积曲面曲率孔h3，图12（b）是孔h3修补效果，孔h3修补采用了孔h1，h2填充产生的新边界，故修补后孔洞颜色二分之一显示为绿色，二分之一显示为紫色，最终实现跨面大面积孔洞修补。

为了验证本实施例方法对跨面大面积孔洞的修补性能，通过与逆向工程软件Geomagic Wrap 2021、NXImageware 13、基于径向基函数孔洞修补方法做对比。修补结果如图13所示，（a）是跨面大面积孔洞，（b）是Geomagic Wrap 2021逆向工程软件修补效果，（c）NX Imageware 13逆向工程软件修补效果，（d）修补效果,（e）是本实施例方法修补效果。从修补结果可以看出逆工程软件Geomagic Wrap 2021、NX Imageware 13和RBF孔洞修补效果均未保持原有的曲率特征，孔洞填充区域均存在缺陷，出现凹陷和凸起，修补效果较差，均未能实现理想的修补目的。本实施例方法从修补效果看，修补区域无凹陷和凸起，保持了原有的曲率特征。

为了更具体说明本实施例修补效果，将修补后的模型与飞机设计的CAD模型做对比。与设计模型进行配准，设置公差在正负0.08mm范围内，重合部分显示为绿色，超出这个范围为模型凸起或凹陷，显示为除绿色之外的颜色。如图14所示，本实施例方法与设计模型对比，从图中可以看出，补洞区域出现小面积淡蓝色斑点，表示此处有凹陷。如图15所示，逆向工程软件Geomagic Wrap 2021补洞效果与设计模型做对比，出现较多黄色和淡蓝色区域，其中黄色区域表示凸起，淡蓝色区域表示凹陷。如图16所示，逆向工程软件NXImageware 13补洞效果与设计模型做对比，出现较多黄色和蓝色区域，其中黄色区域表示凸起，淡蓝色区域表示凹陷。如图17所示，RBF基于径向基函数孔洞修补方法补洞效果与设计模型做对比，出现较多黄色和淡蓝色区域，其中黄色区域表示凸起，蓝色区域表示凹陷。绿色区域表示修补模型与设计模型重合区域，如下表2所示，本实施例修补模型与设计模型表面积重合最大，为98.52 %。

综上分析，从对比结果可以看出，本实施例方法修补结果无明显凹陷和凸起，颜色变化面积最小，与设计模型重合度最高，保持了原有模型的几何特征，孔洞修补效果较好。

实施例3

请参阅图18，图18为本申请实施例提供的一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补系统模块示意图，其如下所示：

分析模块10，用于对跨面孔洞特征进行分析；

生长条件确定模块20，用于通过点云之间的属性进行生长，对点与点之间生长条件的确定，其中，生长条件为点云之间相似的属性；

分割模块30，用于根据跨面孔洞曲率区分明显的特点，采用基于曲率约束的区域生长方法分割跨面孔洞点云数据；

修补模块40，用于将跨面大面积孔洞分解为小面积孔洞，分别对其修复从而实现跨面孔洞修补。

如图19所示，本申请实施例提供一种电子设备，其包括存储器101，用于存储一个或多个程序；处理器102。当一个或多个程序被处理器102执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。

还包括通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。

其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器101（Random Access Memory，RAM），只读存储器101（Read Only Memory，ROM），可编程只读存储器101（ProgrammableRead-Only Memory，PROM），可擦除只读存储器101（Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM），电可擦除只读存储器101（Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM）等。

处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器102，包括中央处理器102（Central Processing Unit，CPU）、网络处理器102（Network Processor，NP）等；还可以是数字信号处理器102（Digital Signal Processing，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field－Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法及系统，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法及系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的方法及系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

另一方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器102执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器101（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器101（RAM，RandomAccess Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

综上所述，本申请实施例提供的一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法及系统，首先识别定位跨面孔洞，提取跨面孔洞种子点云；然后利用基于点云曲率特征的区域生长法分割跨面孔洞，得到小面积孔洞；最后采用小面积孔洞修补方法进行修复，实现跨面大面积孔洞修补。以飞机蒙皮跨面孔洞为实验对象，实验结果与逆向软件和径向基算法修补效果对比表明，该方法与设计模型重合度最高，保持了孔洞的曲率特征，修补结果无明显凹陷和凸起，颜色变化面积最小，保持了原有模型的几何特征，孔洞修补效果较好，实现了较好的修补效果，为飞机损伤检测提供了技术基础。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法，其特征在于，包括：

对跨面孔洞特征进行分析；

通过点云之间的属性进行生长，对点与点之间生长条件的确定，其中，生长条件为点云之间相似的属性；

根据跨面孔洞曲率区分明显的特点，采用基于曲率约束的区域生长方法分割跨面孔洞点云数据；

将跨面大面积孔洞分解为小面积孔洞，分别对其修复从而实现跨面孔洞修补。

2.如权利要求1所述的一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法，其特征在于，还包括：

修补策略还包括跨面孔洞边界种子点提取，基于点云区域生长跨面孔洞分割，基于预设专业逆向软件孔洞填充。

3.如权利要求2所述的一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法，其特征在于，还包括：

将预处理后的飞机蒙皮数据导入逆向工程软件，观察模型从而定位跨面孔洞位置；

确定漏洞之后，在逆向工程软件中采用选择孔洞边界点云的方法，将漏洞周围的点分离出来作为种子点，选取的点云点数包含整个跨面孔洞，从而获取跨面孔洞种子点。

4.如权利要求3所述的一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法，其特征在于，还包括：

利用基于点云区域生长算法对跨面孔洞进行分割，通过曲率计算确定跨面孔洞边界的曲率突变点,以曲率突变点为特征点，拟合出种子点分割边界，以分割边界为分割特征对跨面孔洞进行分割，从而实现分割跨面孔洞种子点。

5.如权利要求4所述的一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法，其特征在于，还包括：

在专业逆向软件中，根据第一小面积平面孔和第二小面积平面孔的特征，其特征为边界未封闭的孔，划分为边界孔，按边界孔的方法进行修补；

将修补后的平面孔洞与小面积曲面曲率孔拼接，产生带新边界的孔洞，其特征为边界封闭的孔，划分为封闭孔，按照封闭孔方法进行修补，最终实现跨面大面积孔洞修补。

6.如权利要求1所述的一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法，其特征在于，还包括：

对跨面孔洞各个区域选择一个点作为种子点，从曲率最小的地方开始聚类，减小分割的段数。

7.如权利要求6所述的一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补方法，其特征在于，还包括：

用曲率值最小的点作为初始点，从曲率最小点开始生长，区域生长分割中种子点的选取决定着分割的准确率。

8.一种基于点云区域生长的跨面孔洞修补系统，其特征在于，包括：

分析模块，用于对跨面孔洞特征进行分析；

生长条件确定模块，用于通过点云之间的属性进行生长，对点与点之间生长条件的确定，其中，生长条件为点云之间相似的属性；

分割模块，用于根据跨面孔洞曲率区分明显的特点，采用基于曲率约束的区域生长方法分割跨面孔洞点云数据；

修补模块，用于将跨面大面积孔洞分解为小面积孔洞，分别对其修复从而实现跨面孔洞修补。

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