专利名称：摄影测量中特征采样方法
技术领域：
本申请涉及一种摄影测量中特征采样方法，该方法采用二维工业CT技术对零件进行特征采样，具体涉及一种二维工业CT技术对复杂内腔零件进行断层测量的特征采样法。
背景技术：
断层测量是利用计算机断层扫描技术沿某一方向逐层扫描实物断面，以获得一系列截面图像的测量方法。通过各个断层截面的图像提取被测实体的截面轮廓曲线，可以实现被测对象的三维反求和重构，这是目前应用非常广泛的一种反求方法。断层测量一般有工业CT(ICT，Industrial Computerized Tomography)和铣削层析扫描等具体的测量设备。
但是在上述的过程中采用的等间隔采样方法，若选取横截面不当，所获得的零件断层图像无法准确反映零件特征的拓扑信息，加大三维模型重构的误差；为减少误差，需要增加采样数量，造成图像处理量大，处理速度慢。
发明内容
本发明的目的是提供一种采样数目少、三维模型重构精度高的摄影测量中特征采样方法；本发明的另一目的是提供一种处理速度快的采用二维工业CT技术对零件进行摄影测量中特征采样方法；本发明的另一目的是提供一种可对复杂内腔零件进行断层测量的摄影测量中特征采样方法。
为实现上述目的特提出以下技术方案一种摄影测量中特征采样方法，其包括以下步骤(1)对需要三维模型重构的零件进行三维实体造型特征分析；(2)根据零件的基本特征情况确定采样的定位面；(3)根据零件的基本特征情况确定零件定位面的运动路径；(4)用二维工业CT技术对零件定位面及运动路径所在截面进行断层测量，从而得到二维截面轮廓线及二维运动路径；(5)根据所获得的截面轮廓线及运动路径，实现对零件三维模型的重构。
其中在步骤(2)中所述的采样定位面是零件的截面。
其中在步骤(1)对需要三维模型重构的零件进行三维实体造型特征分析中，确定零件设计构造为拉伸特征、旋转特征、扫掠特征或其中任两种或三种特征的结合。
其中在步骤(3)中所述的运动路径为二维曲线路径。
上述方法可以获得较高的采样精度、不必采集大量的数据即可得到零件基本特征信息，减少了采样数据，由于减少了采样的数目，处理速度有了很大的提高，根据特征的组合可以获得复杂内腔零件的较高精度的三维重构。
图1是拉伸特征与旋转特征生成零件的示意图，其中(a)是“工”字形拉伸特征的零件；(b)是“轮”形旋转特征的零件；(c)是“工”字形拉伸特征零件的截面图；图2是扫掠特征生成零件的示意图，其中(d)为扫掠特征的零件；R是其二维曲线路径。
具体实施例方式
对零件进行三维模型重构的时候，首先要对需要三维模型重构的零件进行三维实体造型特征分析，根据零件的可见结构，分析并判断零件的造型特征，根据零件设计时构造的拉伸特征、旋转特征、扫掠特征等基本特征情况确定采样定位面。特征采样时应使被测零件定位面的确定便于获取零件基本特征的截面轮廓线及其二维曲线路径，必要的时候增加支撑以保持零件平衡。
机械等零件的基本特征均可以描述为封闭的二维截面轮廓线沿着某一路径运动产生的三维实体，即零件基本特征的形成包括截面轮廓线和路径两个要素。只要我们确定了一个零件的截面轮廓线和路径这两个要素，我们就能在计算机中重构该零件的三维模型。
如图1中所示，其中图1(a)为“工”字形工件，该工字形工件可以描述为封闭的二维截面轮廓线沿着某一路径运动产生的三维实体，也就是图1(c)中所示的工字形截面的截面轮廓线A沿着与其垂直的直线路径即图1(a)中所示的坐标轴Z运动所生成的三维实体。零件的这种特征称之为“拉伸特征”，其是截面轮廓线A沿着与其垂直的直线路径运动所生成的三维实体。
在图1(b)中所示为“轮”形零件，其呈现旋转特征，即经过轴心X轴的截面轮廓线沿着以旋转轴为圆心的平面圆形路径运动所生成的三维实体。
图2中所示为扫掠生成的零件的示意图。图2(d)中的零件表现的特征是截面轮廓线A沿着封闭的(或非封闭的)空间曲线路径R运动所生成的三维实体，扫掠过程中截面轮廓线A始终与路径R垂直。
重构复杂内腔零件的方法如下首先要对零件进行三维实体造型特征分析，确定何处为拉伸特征，何处为旋转特征，何处为扫掠特征；确定各特征的定位面及其运动路径；用二维工业CT技术在对零件定位面及其运动路径所在截面进行断层测量，经计算机处理后从而得到二维截面轮廓线及其二维曲线路径；然后通过布尔运算的方式获得三维重构模型。
在此不再详细给出具体的三维重构有关步骤，因为这对于本领域的普通技术人员来说结合上文的方法是显而易见的。再有上文中所要求的一些功能，对本领域的技术人员来说，通过已知的一些技术手段都是容易实现的，如相关的程序、算法等都容易实现，所以在此就不再详述。
上列的详细说明是针对本发明的一可行实施例的具体说明，惟这些实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施例或变更，例如，等变化的等效性实施例，均应包含于本案的专利范围之内。
权利要求
1.一种摄影测量中特征采样方法，其包括以下步骤(1)对需要三维模型重构的零件进行三维实体造型特征分析；(2)根据零件的基本特征情况确定采样的定位面；(3)根据零件的基本特征情况确定零件定位面的运动路径；(4)用二维工业CT技术对零件定位面及运动路径所在截面进行断层测量，从而得到二维截面轮廓线及二维运动路径；(5)根据所获得的截面轮廓线及运动路径，实现对零件三维模型的重构。
2.根据权利要求1中所述的方法，其中在步骤(2)中所述的采样定位面是零件的截面。
3.根据权利要求2中所述的方法，其中在步骤(1)对需要三维模型重构的零件进行三维实体造型特征分析中，确定零件设计构造为拉伸特征、旋转特征、扫掠特征或其中任两种或三种特征的结合。
4.根据权利要求3中所述的方法，其中在步骤(3)中所述的运动路径为二维曲线路径。
全文摘要
一种摄影测量中特征采样方法，其包括以下步骤对需要三维模型重构的零件进行三维实体造型特征分析；根据零件的基本特征情况确定采样的定位面；根据零件的基本特征情况确定零件定位面的运动路径；用二维工业CT技术对零件定位面及运动路径所在截面进行断层测量，从而得到二维截面轮廓线和二维运动路径；根据截面轮廓线及路径，实现对零件三维模型的重构。该方法可以获得较高的采样精度、不必采集大量的数据即可得到零件基本特征信息，减少了采样数据，大大提高了处理速度。
文档编号G01B11/00GK1888820SQ20061010924
公开日2007年1月3日 申请日期2006年8月3日 优先权日2006年8月3日
发明者方新 申请人:北京联合大学