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专利号: 2018115487460
申请人: 华侨大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于对称约束的网络虚拟装配方法,其特征在于:包括:

步骤1,通过网络浏览器将三角网格模型文件数据读入到内存中,基于读入的三角网格模型数据建立无冗余的点集和面集;基于半边数据结构构建三角网格模型的顶点、边和面片的完整拓扑邻接信息;

步骤2,基于步骤1建立的三角网格模型的拓扑邻接信息中的顶点和三角面片数据,利用WebGL技术对整个模型进行可视化绘制;

步骤3,遍历三角网格模型的点集,计算模型所有顶点的主曲率与主曲率方向;其中主曲率包含最大曲率kmax和最小曲率kmin,主曲率方向包含最大主曲率方向dmax和最小主曲率方向dmin;

步骤4,根据顶点曲率值对整个三角网格模型顶点进行采样,获取初始特征区域采样点集P0;

步骤5,利用顶点主曲率的比值对P0进行裁剪,获得裁剪后的特征区域样本点集P1;

步骤6,对集合P1中的采样点进行配对;P1中存在两个顶点p和q,如果满足顶点p的主曲率坐标 与顶点q的主曲率坐标 在欧式空间中的距离无限接近,就认为(p,q)是对称点对,从而得到特征区域点对集合Ppair;

步骤7,根据变换类型,计算Ppair中点对的六维空间变换 得到六维空间变换集合Γ;

步骤8,利用mean‑shift聚类算法对集合Γ中的六维空间变换进行聚类,并根据聚类结果对特征区域点对集合Ppair中满足相同对称关系的点对进行归类,满足相同对称关系的点对具有相同的对称变换步骤9,根据归类的结果进行三角网格模型的对称表面扩散,并提取对称面;

步骤10,导入装配件,以对称检测的模型位置为原点,建立局部坐标系,选取相应的对称面作为约束,并判别该对称面相对于局部坐标系为xy、xz或yz平面,进行虚拟装配。

2.根据权利要求1所述的基于对称约束的网络虚拟装配方法,其特征在于:所述步骤4中,根据顶点的最大主曲率 对整个三角网格模型顶点进行采样,获取所述初始特征区域采样点集P0的公式如下:其中,Fv表示顶点分类标志,Kmax表示模型所有顶点的最大曲率值中的最大值,ε1表示提取样本点的阈值参数,V表示三角网格模型的所有顶点集合。

3.根据权利要求1所述的基于对称约束的网络虚拟装配方法,其特征在于:所述步骤5中,裁剪初始采样点集,并获取裁剪后的采样点集P1的公式如下:其中P1为裁剪后的特征区域采样点集,ε2为采样点裁剪阈值, 为顶点的最小主曲率,为顶点的最大主曲率。

4.根据权利要求1所述的基于对称约束的网络虚拟装配方法,其特征在于:所述步骤6中,使用标准的空间最近邻查询的数据结构kd‑tree,对对称点对p和q进行搜索。

5.根据权利要求1所述的基于对称约束的网络虚拟装配方法,其特征在于:所述步骤7中,所述Ppair中点对的六维空间变换计算公式如下:其中,R为两个局部标架之间的旋转矩阵,以欧拉角形式存储,Fp为顶点p的局部标架,Fq为顶点q的局部标架,t为p到q的平移坐标值,Tpq∈Γ。

6.根据权利要求1所述的基于对称约束的网络虚拟装配方法,其特征在于:所述步骤8中,六维空间变换集合Γ的聚类公式如下:Mh(x)=||mh(x)‑x||<ε4

其中,G(x)为核函数,ω(xi)为xi的权值,xi∈Γ,x为初始点,Mh(x)为mean‑shift向量,ε4为聚类容许误差。

7.根据权利要求6所述的基于对称约束的网络虚拟装配方法,其特征在于:所述核函数为高斯核函数,

8.根据权利要求7所述的基于对称约束的网络虚拟装配方法,其特征在于:所述步骤8中,mean‑shift聚类算法的执行步骤如下:

8.1,计算mh(x);

8.2,将8.1中计算出来的mh(x)值赋给初始点x;

8.3,将mean‑shift向量Mh(x)的长度与聚类容许误差比较,如果||mh(x)‑x||<ε4,循环结束,获得六维空间变换聚类结果,否则继续执行步骤8.1。

9.根据权利要求1所述的基于对称约束的网络虚拟装配方法,其特征在于:所述步骤9中,对称面的提取包括如下步骤:

9.1,由聚类结果,对满足相同的对称变换T的点对所在的区域进行对称表面扩散;

9.2,由三角网格模型在某个方向上的对称点对集合Sk,提取相应的对称面;设Sk中存在某一个对称点对(p,q),用公式(p+q)/2求Sk中对称点对的中心点,利用最小二乘法将这些点拟合到一个平面上,所得到的平面和线即为模型在该方向的对称面。

10.根据权利要求1所述的基于对称约束的网络虚拟装配方法,其特征在于:所述步骤

10中,对称约束装配公式如下:

其中V'为再导入的装配件坐标矩阵,V”为对称约束装配后的模型顶点坐标矩阵,Xlocal,Ylocal,Zlocal分别为待装配体在对称检测模型的局部坐标系下所有顶点对应的x,y,z方向的坐标矩阵,表达如下:其中,(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、(xi,yi,zi)及(xn,yn,zn)分别为待装配体在对称检测模型的局部坐标系下第1、2、i及n个顶点坐标。

11.根据权利要求1所述的基于对称约束的网络虚拟装配方法,其特征在于:还包括步骤11,对经过虚拟装配后得到的三角网格模型顶点坐标矩阵,利用WebGL技术再绘制模型,得到符合对称特征的模型装配场景。

12.根据权利要求2所述的基于对称约束的网络虚拟装配方法,其特征在于:所述阈值参数ε1取值范围为0.1‑0.9。

13.根据权利要求3所述的基于对称约束的网络虚拟装配方法,其特征在于:所述裁剪阈值ε2取值范围为0.3‑0.75。

14.根据权利要求6所述的基于对称约束的网络虚拟装配方法,其特征在于:所述聚类容许误差ε4取值为0.000001。