本發(fā)明專利技術公開了一種反求工程中異常點數(shù)據(jù)的剔除方法，在曲線檢查法中，利用圓心距偏差平滑測量數(shù)據(jù)獲取失真點，并將獲取的失真點剔除，本發(fā)明專利技術很好地解決了因各種因素而導致的數(shù)據(jù)失真的問題，通過本發(fā)明專利技術提出的異常點數(shù)據(jù)的剔除策略，可以提高測量數(shù)據(jù)的精度，獲取更為完整的真實模型的正確測量數(shù)據(jù)，對后續(xù)的模型重建工作起到了重要作用。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于反求工程領域，具體涉及曲面測量數(shù)據(jù)預處理技術中的一種三坐標異常測量數(shù)據(jù)點的剔除方法。
技術介紹
在反求工程中，復雜曲面經(jīng)過三坐標測量機等測量系統(tǒng)數(shù)字化測量后，大量的離散點云將輸入三維造型軟件或專用的反求造型軟件進行三維模型的重建。但是在數(shù)據(jù)測量中存在一些問題，如在測量過程中由于受到人為、各種環(huán)境參數(shù)以及隨機因素的影響，會引入噪聲點以及測量誤差數(shù)據(jù)等，而獲取的這些數(shù)據(jù)這對后續(xù)的重建會產(chǎn)生較大的影響，如重構模型與原始產(chǎn)品模型在功能、結構、美學等方面會產(chǎn)生一定的差異，而這些差異會使得所生產(chǎn)的產(chǎn)品不能滿足生產(chǎn)廠家的要求，造成材料和勞動力的浪費，達不到預期的社會經(jīng) 濟效益。在用三坐標測量機對復雜曲面進行檢測時，無論選擇哪種測量模式，在實際的測量過程中都會受到人為或隨機因素的影響，都不可避免會引入不合理的噪音點。為了降低或消除其對后續(xù)重構的影響，有必要對測量“點云”進行異常點剔除。截面線點云通常是根據(jù)被測對象的幾何形狀，鎖定一個坐標軸進行數(shù)據(jù)掃描得到的，它是一個平面數(shù)據(jù)點集。由于數(shù)據(jù)量大，測量時不可能對數(shù)據(jù)點重復測量，這就容易產(chǎn)生測量誤差。在曲面造型中，數(shù)據(jù)中的“跳點”和“壞點”對曲線的光順性影響較大。“跳點” “壞點”也稱失真點，通常由于測量設備的標定參數(shù)發(fā)生改變和測量環(huán)境突然變化造成；對人工手動測量，還會由于操作誤差，如探頭接觸部位錯誤，使數(shù)據(jù)失真。因此測量數(shù)據(jù)的預處理首先是從數(shù)據(jù)點集中找出可能存在的失真點。
技術實現(xiàn)思路
為了獲取數(shù)據(jù)失真點并將獲取的失真數(shù)據(jù)剔除掉，為后續(xù)的模型重構提供真實的數(shù)據(jù)，本專利技術提供了一種三坐標異常數(shù)據(jù)點的剔除方法。本專利技術提出的剔除方法是一種利用圓心距偏差平滑測量數(shù)據(jù)，找出壞點，對壞點進行修正，使之更接近于理想位置。利用圓心距偏差平滑測量數(shù)據(jù)的方法操作步驟如下 假定采集到的數(shù)據(jù)點列中最前2個點和最后2個點是準確的，從點列中第3個點開始判斷是否為壞點，被判斷點稱為當前點；利用當前點的前后各2個點的位置對其進行壞點判斷，根據(jù)當前點前2個點與后I個點所確定的圓與后2個點和前I個點所確定圓在相交部分進行壞點位置的修改。按照先稀疏取點，再按需設定弦高閾值，自適應于曲率增加數(shù)據(jù)點,使采樣點自動與曲線形狀或曲率的變化相適應，優(yōu)化數(shù)據(jù)點的分布，減少冗余采樣數(shù)據(jù)點。本專利技術很好地解決了因各種因素而導致的數(shù)據(jù)失真的問題，通過本專利技術提出的異常點數(shù)據(jù)的剔除策略，可以提高數(shù)據(jù)的精確度，獲取更為完整的真實模型的正確測量數(shù)據(jù)，對后續(xù)的模型重建工作提供了方便。附圖說明圖I圓心距偏差平滑測量數(shù)據(jù)流程 圖2異常點修正示意 圖3 —段拋物線上的點列； 圖4汽車曲面點云。具體實施例方式下面結合附圖、工作原理，對本專利技術作進一步的詳細說明。 利用圓心距偏差平滑測量數(shù)據(jù)算法 設bl i=l, 2，3，…，/7}為測量點序列，假設序列中的前2個點和最后2個點坐標準確。需從點列中第3個點開始判斷是否為異常點，被判斷點稱為當前點。利用當前點的前后各2個點的位置對其進行異常點判斷，根據(jù)當前點前2個點與后I個點所確定的圓與后2個點和前I個點所確定圓在相交部分進行壞點位置的修改。如附圖I所示，測量點中異常點的判斷及修正算法如下 步驟一 i= 3 ; 步驟二 Pi為當前點，點Pi-^PiVPw確定圓1;1，其圓心為Oil，計算Dil= I PiOil I ；點 PH，Pi+1，Pi+2 所確定圓 ^，其圓心為 Oi2，計算 Di2= I PiOi21 ，令 Di= ( Dn+Di2 ) / 2 ；步驟三根據(jù)精度要求，給定閾值e，判斷DifDifDi,是否都超出閾值范圍(一個異常點會影響連續(xù)5個D值。這5個D值偏離穩(wěn)定值呈峰狀分布，異常點所對應的D值最大，兩邊逐漸減小，兩端2個較為接近穩(wěn)定值)，若是，轉步驟四；否則當前點后延一點，若當前點到達Pn_2，則對整個點列的處理完畢，反之返回步驟二 ； 步驟四判定Pm點為異常點。判斷某個點是否為異常點的準則是在Di值列中存在連續(xù)3個值大于給定的閾值，在這3個值中中間那個D值對應的Pi點被認為是異常點；步驟五作直線X=Pi-U (通過異常點的鉛垂線)，求其與圓Oi+丨的交點m，n，與圓的交點f, g，以及與Pi-2與Pi連線的交點h ； 步驟六分別找出m，n與f，g中距離h較近點，并將其連線的中點作為異常點的修正位置，將當前點前移兩位轉步驟二。應用具體點例進一步說明算法原理。如附圖2所示，(A11A2, A7I為已有的測量點列。A4為當前點,通過A2, A3, A5確定圓I，其半徑為圓心為O1 ;通過A3, A5, A6確定圓2,其半徑為r2,圓心為O2 ;計算A4到O1,O2 的距離(I1, d2 ;令 D= ( I T1- (I1 I + I r2 - d2 I ) / 2o在本專利技術上述所述步驟中，如果A3, A4以及A5對應的D值都大于給定的閾值e，則認為A4為異常點。進行異常點修正時，保持異常點的水平坐標不變，只修正其垂直坐標。具體操作過程如下 做通過當前異常點的鉛垂線1，與兩圓分別交于兩點(圖示中各顯示一點，另兩點未顯示)，找出與每個圓上的兩點距離A8 (線段A3, A5與I的交點)較近的點A9和A0 9，取A0 4為線段A9 A0 9的中點，該點即為異常點A4的修正位置。本專利技術附圖2中過點列隊，A2, ，A7I所示為未修正時通過點列的曲線走向，過點列{A1; A2, A3, A0 4, A5, A6, A7)所示為經(jīng)過修正后通過修正點列的曲線走向，從中可以明顯看出曲線較修正前平緩了。算法舉例 實施例1，本專利技術在一段拋物線上取點列如附圖3中的附圖a (圖中圓點所示)，附圖中“ + ”所示為點列對應的一系列圓心位置。給數(shù)據(jù)點列加隨機噪聲后的結果見附圖3中的附圖b，從圖中可看到加入隨機噪聲后，圓心位置的變化較為明顯。運用本文算法對位置進行修正，附圖中圓點所示為數(shù)據(jù)點位置，所示的位置為經(jīng)過本文算法后，對異常點的修正位置。反復運用本專利技術提出的算法，并根據(jù)需要逐步縮小閾值，以此達到較為理想的位置修正。附圖3中的附圖c所示為經(jīng)過應用本專利技術算法后的數(shù)據(jù)點，從附圖中可以看到，各個圓心的位置都已較為接近原始數(shù)據(jù)中的位置。實施例2,附圖4中a圖為三坐標測量系統(tǒng)掃描的汽車曲面部分點云，點云中由于 包含異常點(噪聲點)使輪廓邊界不清晰，附圖4中b圖為采用本專利技術算法采集的汽車曲面點云，可以看到大部分異常點已被剔除，輪廓比較清晰。本專利技術以上所述，僅作為本專利技術中的具體實施方式，但本專利技術的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的工作人員在本專利技術所揭露的技術范圍內(nèi)，都應涵蓋在本專利技術的包含范圍內(nèi)。權利要求1.一種基于三坐標異常點數(shù)據(jù)的剔除方法，其特征在于利用圓心距偏差平滑測量數(shù)據(jù)，找出壞點，對壞點進行修正，使之更接近于理想位置。2.如權利要求I所述的基于三坐標異常點數(shù)據(jù)的剔除方法，其特征在于所述圓心距偏差平滑測量數(shù)據(jù)的方法如下假定采集到的數(shù)據(jù)點列中最前2個點和最后2個點是準確的，從點列中第3個點開始判斷是否為壞點，被判斷點稱為當前點，利用當前點的前后各2個點的位置對其進行壞點判斷，根據(jù)當前點前2個點與后I個點所確定的圓與后2個點和前I個點所確定圓在相交部分進行壞點位置的修改。3.如權利本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種基于三坐標異常點數(shù)據(jù)的剔除方法，其特征在于：利用圓心距偏差平滑測量數(shù)據(jù)，找出壞點，對壞點進行修正，使之更接近于理想位置。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：余東滿，史增芳，李曉靜，郭輝，高志華，王笛，張玉華，孫育竹，戶燕會，趙巖，
申請(專利權)人：河南工業(yè)職業(yè)技術學院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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