一种船体复杂外板点云肋骨线提取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种船体复杂外板点云肋骨线提取方法及装置，用于解决现有的船体外板肋骨线的提取技术中均存在成本高、效率慢、精度低等问题，制约了造船生产效率的提高的技术问题。本发明专利技术实施例方法包括：统一目标船体外板的目标曲面和经扫描获得的待加工的船体外板的点云数据曲面的坐标系；根据目标船体外板的目标曲面的肋骨线关键点向xoy平面投影并获取肋骨线基准点点阵；根据肋骨线基准点点阵在待加工的船体外板的点云数据曲面索引出对应的三维点云数据，得到待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵；根据待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵的三维坐标点进行曲线拟合，得到待加工的船体外板的肋骨线组。

Method and device for extracting rib of point cloud of ship complex outer plate

The embodiment of the invention discloses a hull complex frame line point cloud plate extraction method and device for high cost, low efficiency and low accuracy problem existed in extraction technology to solve the hull plate frame line existing in the technical problems restricted improve shipbuilding efficiency. The embodiment of the method includes: point cloud data surface target surface uniform target ship hull plate and scanned to be processed hull plate coordinate system; according to the key points of the target surface target hull plate rib line to the xoy plane projection and obtain the frame line reference bit array; according to the 3D point cloud the data frame line reference surface cloud data points in the hull plate to be processed bit array cable leads the hull plate to be processed by the frame line reference point matrix; according to the hull plate to be processed by reference frame line dot matrix three-dimensional coordinates of curve fitting, get the hull plate to be processed the rib line.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三维点云数据中特征线提取领域，尤其涉及一种船体复杂外板点云肋骨线提取方法及装置。
技术介绍
船体外板曲面是具有双向曲率的自由曲面，一般通过水火弯板工艺实现成形加工，但在加工过程中，需要对外板的成形情况进行判断。而船体外板的肋骨线具备描述船体外板轮廓的功能，因而常被用于衡量船体外板的成形程度。加工过程中需要先找到加工外板曲面上的肋骨线，然后与目标曲面的肋骨线进行比较，进而进行成形判断。所以，船体外板加工曲面肋骨线的提取技术是实现加工外板成形评价的首要前提。目前，针对船体外板肋骨线的提取问题，国内外大部分造船厂仍然采用的是，有经验的工人通过活络样板测量与观察，描绘出待加工船体外板上的肋骨线。制作活络样板，不仅浪费大量材料，且手工检测的效率和精度都难以大幅度提高，成为制约造船生产效率提高的瓶颈。借鉴活络样板检测方法，先通过抓手装置完成测量点的定位，然后利用非接触式激光测量装置及位移传感器获取选定肋位处一系列点的三维坐标，最后拟合出相应的肋骨线。虽然该方法相对手工法提高了精度和效率，但需要逐条跟踪测量出肋骨线，且船体外板放置状态变化就会影响测量精度。此外，还有通过使用3D激光扫描仪获取整个待加工船体外板的点云数据，利用八叉树及特征曲率结合的方法，对点云数据进行剖分，最终拟合出相应的肋骨线。利用3D激光扫描仪虽可以快速完成对整个外板信息的采样，但在海量点云数据中寻找剖分出特征数据点后进行拟合，精度和效率同样受到限制。因此，现有的船体外板肋骨线的提取技术中均存在成本高、效率慢、精度低等问题，制约了造船生产效率的提高。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种船体复杂外板点云肋骨线提取方法及装置，解决了现有的船体外板肋骨线的提取技术中均存在成本高、效率慢、精度低等问题，制约了造船生产效率的提高的技术问题。本专利技术实施例提供的一种船体复杂外板点云肋骨线提取方法，包括：统一目标船体外板的目标曲面和经扫描获得的待加工的船体外板的点云数据曲面的坐标系；根据目标船体外板的目标曲面的肋骨线关键点向xoy平面投影并获取肋骨线基准点点阵；根据肋骨线基准点点阵在待加工的船体外板的点云数据曲面索引出对应的三维点云数据，得到待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵；根据待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵的三维坐标点进行曲线拟合，得到待加工的船体外板的肋骨线组。优选地，统一目标船体外板的目标曲面和经扫描获得的待加工的船体外板的点云数据曲面的坐标系之前包括：根据目标船体外板模型的纵向原始肋骨线和横向原始肋骨线拟合出目标曲面；将通过激光扫描仪扫描采集的待加工的船体外板的原始点云数据去噪并获得待加工的船体外板的曲面点云数据。优选地，根据目标船体外板的目标曲面的肋骨线关键点向xoy平面投影并获取肋骨线基准点点阵包括：根据目标船体外板的目标曲面的肋骨线关键点向xoy平面投影并获取肋骨线基准点点阵，并根据激光扫描仪的扫描精度对肋骨线基准点点阵进行拓展获得新的肋骨线基准点点阵，肋骨线关键点为纵向原始肋骨线和横向原始肋骨线的相交点。优选地，根据肋骨线基准点点阵在待加工的船体外板的点云数据曲面索引出对应的三维点云数据，得到待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵包括：根据新的肋骨线基准点点阵的横坐标和纵坐标在待加工的船体外板的点云数据曲面索引出对应的三维点云数据；对三维点云数据中的z轴坐标值进行加权求均值得到加权平均值，并将加权平均值作为待加工的船体外板的肋骨线关键点的Z轴坐标，得到待加工的船体外板的肋骨线基准点三维点阵。优选地，根据待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵的三维坐标点进行曲线拟合，得到待加工的船体外板的肋骨线组包括：根据待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵的三维坐标点通过最小二乘法进行曲线拟合，得到待加工的船体外板的肋骨线组。本专利技术实施例提供的一种船体复杂外板点云肋骨线提取装置，包括：统一模块，用于统一目标船体外板的目标曲面和经扫描获得的待加工的船体外板的点云数据曲面的坐标系；投影模块，用于根据目标船体外板的目标曲面的肋骨线关键点向xoy平面投影并获取肋骨线基准点点阵；索引模块，用于根据肋骨线基准点点阵在待加工的船体外板的点云数据曲面索引出对应的三维点云数据，得到待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵；第一拟合模块，用于根据待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵的三维坐标点进行曲线拟合，得到待加工的船体外板的肋骨线组。优选地，还包括：第二拟合模块，用于根据目标船体外板模型的纵向原始肋骨线和横向原始肋骨线拟合出目标曲面；去噪模块，用于将通过激光扫描仪扫描采集的待加工的船体外板的原始点云数据去噪并获得待加工的船体外板的曲面点云数据。优选地，投影模块包括：投影拓展单元，用于根据目标船体外板的目标曲面的肋骨线关键点向xoy平面投影并获取肋骨线基准点点阵，并根据激光扫描仪的扫描精度对肋骨线基准点点阵进行拓展获得新的肋骨线基准点点阵，肋骨线关键点为纵向原始肋骨线和横向原始肋骨线的相交点。优选地，索引模块包括：索引单元，用于根据新的肋骨线基准点点阵的横坐标和纵坐标在待加工的船体外板的点云数据曲面索引出对应的三维点云数据；加权单元，用于对三维点云数据中的z轴坐标值进行加权求均值得到加权平均值，并将加权平均值作为待加工的船体外板的肋骨线关键点的Z轴坐标，得到待加工的船体外板的肋骨线基准点三维点阵。优选地，第一拟合模块包括：拟合单元，用于根据待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵的三维坐标点通过最小二乘法进行曲线拟合，得到待加工的船体外板的肋骨线组。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例提供的一种船体复杂外板点云肋骨线提取方法及装置，包括：统一目标船体外板的目标曲面和经扫描获得的待加工的船体外板的点云数据曲面的坐标系；根据目标船体外板的目标曲面的肋骨线关键点向xoy平面投影并获取肋骨线基准点点阵；根据肋骨线基准点点阵在待加工的船体外板的点云数据曲面索引出对应的三维点云数据，得到待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵；根据待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵的三维坐标点进行曲线拟合，得到待加工的船体外板的肋骨线组，本专利技术实施例中通过根据目标船体外板的肋骨线关键点向待加工外板点云数据面进行投影，同时对点云数据上投影点的z轴坐标进行加权平均，作为关键点的纵坐标，有效的防止了投影所对应的点云数据面为空洞的情况，且通过结合已知的船体外板目标曲面，与待加工的船体外板进行投影匹配、计算，能准确、快速获取测量外板的肋骨线，为船体外板的成形评价提供基础数据，解决了现有的船体外板肋骨线的提取技术中均存在成本高、效率慢、精度低等问题，制约了造船生产效率的提高的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种船体复杂外板点云肋骨线提取方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的肋骨线提取方法示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种船体复杂外板点云肋骨线提取装置的结构示意图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种船体复杂外板点云肋骨线提取方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船体复杂外板点云肋骨线提取方法，其特征在于，包括：统一目标船体外板的目标曲面和经扫描获得的待加工的船体外板的点云数据曲面的坐标系；根据所述目标船体外板的目标曲面的肋骨线关键点向xoy平面投影并获取肋骨线基准点点阵；根据所述肋骨线基准点点阵在所述待加工的船体外板的点云数据曲面索引出对应的三维点云数据，得到所述待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵；根据所述待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵的三维坐标点进行曲线拟合，得到所述待加工的船体外板的肋骨线组。

【技术特征摘要】
1.一种船体复杂外板点云肋骨线提取方法，其特征在于，包括：统一目标船体外板的目标曲面和经扫描获得的待加工的船体外板的点云数据曲面的坐标系；根据所述目标船体外板的目标曲面的肋骨线关键点向xoy平面投影并获取肋骨线基准点点阵；根据所述肋骨线基准点点阵在所述待加工的船体外板的点云数据曲面索引出对应的三维点云数据，得到所述待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵；根据所述待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵的三维坐标点进行曲线拟合，得到所述待加工的船体外板的肋骨线组。2.根据权利要求1所述的船体复杂外板点云肋骨线提取方法，其特征在于，所述统一目标船体外板的目标曲面和经扫描获得的待加工的船体外板的点云数据曲面的坐标系之前包括：根据目标船体外板模型的纵向原始肋骨线和横向原始肋骨线拟合出目标曲面；将通过激光扫描仪扫描采集的所述待加工的船体外板的原始点云数据去噪并获得所述待加工的船体外板的曲面点云数据。3.根据权利要求2所述的船体复杂外板点云肋骨线提取方法，其特征在于，所述根据所述目标船体外板的目标曲面的肋骨线关键点向xoy平面投影并获取肋骨线基准点点阵包括：根据所述目标船体外板的目标曲面的肋骨线关键点向xoy平面投影并获取肋骨线基准点点阵，并根据所述激光扫描仪的扫描精度对所述肋骨线基准点点阵进行拓展获得新的肋骨线基准点点阵，所述肋骨线关键点为所述纵向原始肋骨线和所述横向原始肋骨线的相交点。4.根据权利要求3所述的船体复杂外板点云肋骨线提取方法，其特征在于，所述根据所述肋骨线基准点点阵在所述待加工的船体外板的点云数据曲面索引出对应的三维点云数据，得到所述待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵包括：根据所述新的肋骨线基准点点阵的横坐标和纵坐标在所述待加工的船体外板的点云数据曲面索引出对应的三维点云数据；对所述三维点云数据中的z轴坐标值进行加权求均值得到加权平均值，并将所述加权平均值作为所述待加工的船体外板的肋骨线关键点的Z轴坐标，得到所述待加工的船体外板的肋骨线基准点三维点阵。5.根据权利要求4所述的船体复杂外板点云肋骨线提取方法，其特征在于，所述根据所述待加工的船体外板的肋骨线基准点点阵的三维坐标点进行曲线拟合，得到所述待加工的船体外板的肋骨线组包括：根据所述待...

【专利技术属性】
技术研发人员：程良伦，佘爽，徐金雄，陈仿雄，常清，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44