专利名称：一种用于水火弯板曲面拟合的方法
技术领域：
本发明属于图像处理和三维建模技术领域，尤其涉及一种用于船体水火弯板曲面 拟合的方法。
背景技术：
船舶是一种极为复杂的大型水上建筑物，结构的复杂性和订单的多样性决定了其 制造过程的特殊性。各种船体的外表面大都是由复杂的不可展空间曲面构成，把钢板加工 成这样的曲面，形成所需的三维曲面形状，工艺非常复杂。目前，国内外船厂都采用水火弯 板技术来实现这项工艺。水火弯板是一种非常复杂的船体外板加工工艺。不同形状的外板， 其加工过程也一定不同。尤其对于一些纵向曲度大的板，很难一次加工成型，需要二次加 工。在二次加工之前，需要根据水火弯板智能机器人对钢板表面测得的数据，构造出CAD船 体模型。而将这些船体模型和设计表征用于分析和制造，必须对重构模型特征参数的调整 和修改来达到对船体模型的逼近或修改，以满足后序的要求。构造CAD船体模型的关键是采集实际加工的船体曲面上的三维数据点，然后 利用这些三维点进行曲面的逼近拟合。其中的三维数据点的采集主要用到图像的三维重建 技术。目前的曲面拟合算法大致可以分为3种网格类方法、参数类方法和隐式类方法。最 小二乘技术是隐式类拟合的典型方法。最小二乘技术是采用最小剩余误差的平方和作为约 束条件，求取目标函数的多个参数，从而确定拟合的曲面。但是，现有传统的三维建模方法 如模型软件或者激光扫描仪等，大都具有成本高，自动化程度低和采集点与曲面上的点偏 差大灯缺点。
发明内容
针对上述传统三维建模方法所存在的不足，本发明提供一种用于船体水火弯板曲 面拟合的方法，该方法通过CCD相机拍摄二维图像，根据相机内外参数将二维图像点变成 三维坐标点，与传统的三维建模方法相比，具有成本低、自动化程度高等特点，且变换后得 到的采集点与曲面上的点偏差较小。本发明的技术解决方案为一种用于水火弯板曲面拟合的方法，包括以下步骤
1)三维数据点的采集，用相机拍摄待弯板的2D图像；
2)对2D图像进行预处理，找到感兴趣区域，通过灰度域值法从图像中分割出目标区
域；
3)获取3D数据点，在目标区域中提取待弯板曲面的二维轮廓信息，结合相机的内部参 数和待弯板曲面的二维轮廓信息，计算待弯板曲面的三维形态数据点；
4)确定三维数据APiUi,ft,Zi )到曲面f(x，y，ζ)的垂直距离屯，在曲面上找到一点 Pi，(Xi^yiSzl')，使得点 PiOci,)与点 Pi’)平行于点 Pi’ (攻,劣，2丨)处的法矢量Wdi的计算公式为
权利要求
1. 一种用于水火弯板曲面拟合的方法，其特征在于包括以下步骤1)三维数据点的采集，用相机拍摄待弯板的2D图像；2)对2D图像进行预处理，找到感兴趣区域，通过灰度域值法从图像中分割出目标区域；3)获取3D数据点，在目标区域中提取待弯板曲面的二维轮廓信息，结合相机的内部参 数和待弯板曲面的二维轮廓信息，计算待弯板曲面的三维形态数据点；4)确定三维数据APiUi,A, Z1 )到曲面f(x，y，ζ)的垂直距离屯，在曲面上找到一点 Pi' (x(，Z1')，使得点 Pi (Xi,yt,Z1 )与点 Pi' (n;，y;,Z1')平行于点 Pi' (χ;，y(,< )处的法矢量7F，Cli 的计算公式为
2.根据权利要求1所述的用于水火弯板曲面拟合的方法，其特征在于所述步骤2)中 对2D图像进行预处理还包括用图像滤波的方法进行平滑处理，去除噪声。
3.根据权利要求1所述的用于水火弯板曲面拟合的方法，其特征在于所述相机为CCD 相机。
4.根据权利要求3所述的用于水火弯板曲面拟合的方法，其特征在于所述CCD相机 的数量为两台，分别在不同角度进行拍摄。
全文摘要
本发明提供一种用于水火弯板曲面拟合的方法，包括以下步骤1)三维数据点的采集；2)对2D图像进行预处理；3)获取3D数据点；4)确定三维数据点到曲面的垂直距离；5)确定目标函数；6)对垂直距离函数进行泰勒展开，利用展开式对未知参数求偏导数，对偏导方程进行条件约束，求取目标函数中的未知参数，从而确定目标函数，拟合待弯板曲面；7)获得曲面模型。本发明与传统的三维建模方法相比，具有成本低、自动化程度高等特点，且变换后得到的采集点与曲面上的点偏差较小。
文档编号G06T17/30GK102129716SQ20111004883
公开日2011年7月20日 申请日期2011年3月1日 优先权日2011年3月1日
发明者潘敏, 程良伦, 薛航, 黄曼 申请人:广东工业大学