一种新型稀疏标志点的特征描述算法

为解决物体产生局部变形之后标志点的匹配问题,提出了一种面向稀疏标志点的特征描述算法。该算法受点特征直方图算法启发,利用标志点与邻域点欧式距离和角度关系,实现了当前标志点的唯一描述,从而建立变形前后标志点的对应关系,并能筛选出几乎不发生形变的点对。实验统计数据表明,该算法求解出的对应关系正确率接近100%,利用算法结果匹配后的平均偏差在0.03 mm以内,具有较强的稳定性。

基于特征不变性约束的机翼C型梁变形检测方法

复合材料C型梁成型后会产生回弹变形,利用扫描数据进行变形量计算与分析容易产生错误匹配,导致无法准确描述与评估实际变形量。鉴于此,提出一种基于腹板区与对称面特征不变的C型梁点云配准与变形量检测方法。根据C型梁变形特性对回弹变形进行量化描述,给出变形量计算方法。采用主成分分析和迭代最近点算法提取C型梁的对称平面以求取C型梁的对称度,结合小变形的腹板区点云约束以实现测量数据与模型数据的配准,获得C型梁的整体变形分布。构建具有回弹变形的C型梁模拟点云,采用所提算法进行变形量计算。结果表明,所提算法可以实现变形量的计算,最大回弹变形量相对误差为0.0461%,变形量与模拟设定值相符,实现C型梁变形量的检测。

一种基于轮廓特征约束的飞机蒙皮配准方法

飞机蒙皮表面平缓、光滑、特征少,在使用迭代最近点进行数模配准时会产生错位、局部最小值等问题,因此提出了一种基于轮廓约束的蒙皮点云配准方法。首先定义一种新的三维轮廓Cκ特征点描述方法,并基于距离约束对初始Cκ特征点进行聚类和过滤,实现对蒙皮点云特征的精确描述。其次,基于距离的快速点特征直方图(FPFH-d)特征相似度约束,寻找点云和数模特征点的对应点对,实现蒙皮轮廓的初始配准。最终基于迭代最近点算法,融合Cκ特征描述的轮廓约束,实现蒙皮的精配准。利用斯坦福公共数据库点云对算法的速度和精度进行测试,与点快速直方图算法(FPFH-SAC-IA)相比,初始配准精度分别提高了48.47%和77.29%,速度分别提高了70.35%和97.08%,证明了Cκ特征点提取算法的普适性和有效性。基于以上算法,对飞机蒙皮测量数据进行实验验证,配准准确度达到了100%,在12 m3范围内全局误差优于3.5 mm。该方法有效解决了蒙皮配准时的错位和局部最小值问题。

面向线结构光测量的直线空间变换光平面标定方法

为提高标定精度,提出一种基于直线空间变换的光平面标定方法。首先利用互相关模板与5点滑动平均法提取激光条纹中心,然后采用正交回归法拟合图像中的光条直线方程。通过平面单应性变换获得靶标面光条直线方程,进一步再将靶标坐标系中的直线方程转换成Plücker矩阵形式。根据位姿转换关系得到相机坐标系下的直线方程,并建立超静定线面共面约束方程组,使用奇异值分解(SVD)求解光平面方程参数。所提方法测量的标准台阶块长度方均根(RMS)为0.065mm,平均误差小于0.030mm,圆柱直径的测量平均误差与RMS小于0.050mm。结果表明,利用光条自身整体信息拟合光平面,所提方法可实现较高的标定精度且标定过程简单,同时避免对每个特征点进行单独求解。