旋转体点云分离与旋转轴提取.kdh

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1、ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用2009，45（2）179旋转体点云分离与旋转轴提取张量1，2，姜晓峰1，顾园园11，2，JIANGXiao-feng1，GUYuan-yuan1ZHANGLiang1.苏州大学计算机科学与技术学院，江苏苏州2150062.苏州职业大学计算机工程系，江苏苏州2151041.DepartmentofComputerScience&Technology，SuzhouUniversity，Suzhou，Jiangsu215006，China2.Depar

2、tmentofComputerEngineering，SuzhouVocationalUniversity，Suzhou，Jiangsu215104，ChinaE-mail：rainbow_zhli@163.comZHANGLiang，JIANGXiao-feng，GUYuan-yuan.Rotationalsurfaceextractionandaxisestimation.ComputerEngineeringandApplications，2009，45（2）：179-181.Abstract：Thispaperpresen

3、tsanewmethodforanestimationoftheaxisofrotationbasedonlineelementgeometryandkine－maticequation.Themethodfirstprojectsthepointsof3-Dspacetolineelementspaceandapproximatesthekinematicequationonitthengetstheaxisbytheparameterwitchcanfittheequation.Andthispaperalsopresents

4、theklo-RANSACtechnique，toextractrotationalsurfacefromthenoiseandthebackgrounddata，whichimprovestheperformanceandrobustnessgreatly.Experi－mentsshowthattheproposedmethodcanrecognizeandextracttherotationalsurfacefrom3-Dclouddataandestimatetheaxisofthemwithgreatefficiency

5、.Keywords：cloudpoints；lineelementgeometry；rotational；axisofrotation摘要：提出了一种基于线元几何与运动方程的旋转体点云数据特征分离与旋转轴提取算法。该算法将三维空间中的点云数据投影到线元空间中，通过拟合运动方程并分析运动特征参数而计算出旋转轴位置。算法使用基于特征约束的klo-RANSAC（k-local-RANSAC）算法将特征点从自由曲面背景以及噪声中提取和分离，进一步提高了算法的收敛速度与健壮性。实验证明，本算法无需精确估算曲面法矢即能快速地从海量点云数据中迅

6、速地识别与分离具有旋转特征的数据点并提取其旋转轴特征。关键词：点云；线元几何；旋转面；旋转轴DOI：10.3778/j.issn.1002-8331.2009.02.052文章编号：1002－8331（2009）02-0179-03文献标识码：A中图分类号：TP301.6在逆向工程的曲面重构中，一般重构模型都具有复杂的曲慢，精确度也不是很高。（3）基于曲面法矢与旋转轴相交这个几面外形，但组成其表面的各曲面都隐含着几何特征信息。传统何特性的算法。此类算法只对单张旋转面有效，并且对于类似的曲面重构算法往往忽略这些特征信息，在大量运算后

7、即使能圆环面数据，不能得到准确的结果。值得注意的是这些算法大达到满意的精度和外观质量，却也会对结果模型的变形设计和多数都要求对曲面法矢进行精确估算，在法矢估算存在误差的力学分析等后续CAD/CAE/CAM处理带来很大的困难。所以逆情况下往往不能得到精确结果。然而事实上对于海量点云数据向工程的目的不只是对已有实物的简单拷贝，而是要反求实物来说，法矢估算耗时巨大，而且估算的精度很难保证。原形的设计意图，建立包含设计意图的特征模型。本文利用射影几何的方法将三维空间中的点云数据投影根据正向设计中常用的曲面设计手段及复杂程度，可将曲到线元几

8、何空间中，通过拟合运动方程来分析曲面特征。以此作面特征分为两类：简单曲面特征（球面、柱面等）和复杂曲面特为基础并结合基于特征约束的klo-RANSAC（k-local-RANSAC）征（旋转面、螺旋面等）。由于简单曲面数学表达简单，其特征提算法，提