自由曲面配准技术

讨论了自由曲面形状误差检测方法,研究了自由曲面配准技术。采用简单的方法定义测量数据与自由曲面的中心坐标系,并使用主轴法进行预配准,为后续精确配准提供了可靠的初值,避免常规方法易陷入局部最优解的问题。提出了曲面精确配准的迭代优化方法,该方法通过修改目标函数以及适当选取偏差阈值,有效降低局部大误差点对配准结果产生的影响。实验结果表明文中算法的有效性。

简单交互式医学图像隐式曲面配准方法

对高分辨率体数据构成的医学图像进行隐式曲面配准是一件耗时的工作,对于发育未完全的儿童头骨中包含的大量不连续空洞这样的复杂情况,全自动算法一般难以处理,为此提出一种交互式的快速配准方法.首先对一定范围内体数据进行采样得到目标点集;而后将定义在模板网格上的局部最刚性变换能量引入非刚性最近点迭代配准中作为自动配准框架;在此基础上,加入用户实时交互对局部区域结果进行调整与优化.实验结果表明,对于平均120万体素采样点,该方法能够在13 s内完成配准过程,并且与marching cubes结果具有相似准确度.

一种改进的曲面配准方法的研究

实际应用中经常需要对两个三维曲面模型进行配准。最近邻点迭代(ICP)算法是目前最常用的一种曲面匹配方法,传统的ICP算法效率很低,不能满足实时的要求,Rusinkiewicz等人提出一种快速ICP算法,极大地提高了配准效率,然而当两个模型旋转错位较大时不能进行正确的配准。该文提出一种改进的基于ICP的曲面匹配方法,先进行粗略配准,再运用一种改进的快速ICP算法进行精确配准,经测试该方法不仅得到了很好的配准效果,而且配准效率达到了实时的要求。

基于曲面配准的柔性件装配偏差分析

传统柔性件装配偏差分析模型未考虑实际装配过程中装配体下架对装配偏差的影响。利用总体刚度矩阵构建装配偏差力学模型,通过曲面配准技术模拟装配夹具完全释放后的装配体形态,进而求解装配体的装配偏差,并通过飞机壁板件模型进行仿真实验,验证"装配夹具完全释放"对于装配体装配偏差分析的必要性。

基于分支限界的三维曲面全局配准方法

在三维测量中常需要将测量点云数据与已知曲面模型进行配准。采用隐式函数建立点云数据到曲面模型的距离场,进而进行非线性优化求解可以有效提升配准效率。然而由于点到曲面的近似距离及刚性变换的约束,其误差函数呈现非凸性而导致迭代极易陷入局部最优。为实现全局配准,提出了一种利用分支限界算法搜索点到曲面近似距离平方和误差函数最小化变换参数的方法。通过确定刚体变换参数空间中误差函数的上下界限加快搜索,并结合一种等效距离公式的LevenbergMarquardt算法优化的局部配准方法加速收敛并保证配准精度。三维模型的配准实验与分析验证了本文全局配准方法的有效性。

基于最大熵原理的复杂曲面位姿配准技术

三维测量数据和自由曲面设计模型之间的位姿精确配准是实现复杂曲面加工和检测的关键。为实现快速精确配准,提出一种基于最大熵原理的方法。首先基于加工定位和质量检测配准问题的分析,建立问题的统一模型。然后研究模型的有效求解问题,利用最大熵原理把配准问题转化为一个以熵函数为摄动项的摄动问题,解决极大极小配准模型目标函数的不可微性,为提高配准问题求解效率提供可能。最后通过对两类典型配准问题进行实验,证明了所提方法的有效性和实用性。

曲面的点云模型优化配准方法

针对覆盖率较低的曲面配准问题,提出一种先粗配再细配的点云模型配准方法.首先,采用基于GH-LS3D(Gauss-Helmert least-squares 3D)的配准算法实现曲面的粗配准;然后,在迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法中引入高斯概率模型和动态迭代系数以提高算法的抗噪性和收敛速度,由此实现曲面的快速精确细配准.实验结果表明,该优化配准方法能够实现曲面的精确配准,并在细配准阶段取得了较高的配准精度和收敛速度,是一种有效的曲面配准方法.

能量法与ICP算法相结合从粗到精的曲面配准技术

在使用点云数据或三角网格数据表示的自由曲面的配准问题中,ICP算法使用相当广泛,但就实际应用来说,基本的ICP匹配算法存在一定的缺陷。针对基本ICP匹配算法存在的固有限制,本文采用先粗后精的匹配思路,即先用能量法进行数据间的粗略配准,以粗配准的结果做初始值,利用ICP算法进行数据间的精配准。并用实际工件的成形例子对配准算法进行验证,其全局优化性能优于ICP算法。

一种基于能量法的曲面初始配准技术研究

针对两匹配模型之间的相对初始位置相差太大而使ICP算法收敛方向不确定的问题,提出一种基于能量法的曲面初始配准技术,即首先要根据两个曲面的质心及质心处的法向矢量对曲面进行初始变换,使它们的质心重合并且法矢方向一致,然后将一曲面以质心法矢为旋转轴进行坐标变换,能量差最小的位置即为最优配准位置。经验证,该配准算法运算速度快、效率高,能较好地应用于曲面类零件测量数据与目标数据的初始配准问题。

基于设计公差约束的螺旋桨配准问题

针对螺旋桨加工过程中叶面和叶背加工余量分布不均匀的问题,提出了一种公差约束条件下螺旋桨毛坯与设计曲面快速配准的方法,用以保证螺旋桨叶面和叶背加工余量均匀。在螺旋桨设计过程中,分析了半径、纵斜、轴向位置和桨叶夹角对设计曲面空间位置的影响,确定了基于设计公差变动范围的螺旋桨形貌变化约束条件。建立了约束条件下螺旋桨曲面配准数学模型,并基于模拟退火算法快速求解得到全局最优解。螺旋桨毛坯曲面与设计曲面的匹配验证结果表明,该算法能实现螺旋桨毛坯曲面和设计曲面的快速匹配。

基于局部曲率分布图的曲面自动配准

基于局部曲率分布图(RCM),提出了一种曲面自动配准方法。首先通过匹配RCM建立不同曲面间的匹配点对;然后在匹配点对中搜索满足几何约束的匹配点对子集,计算初始配准位置;最后用最近点迭代法对曲面做精确配准和验证。实验证明,该方法能有效地将扫描曲面自动配准,对曲面噪声不敏感,有较高的配准成功率和配准速率。