面向航空葉片檢測的點云匹配及表面重建.pdf

1、航空葉片作為航空發(fā)動機的關鍵組成部分，其幾何尺寸對發(fā)動機性能有著至關重要的影響。當葉片尺寸及形狀未滿足設計要求時，發(fā)動機可能會損失動力等。因此，葉片測量與評定是航空工業(yè)中的一個重要任務。
　　目前，工業(yè)界常用的葉片測量方法主要分為接觸式測量與非接觸式光學測量兩種，光學測量方法與接觸式測量相比，測量速度更快，更有前景。面結構光條紋投影測量是一種能夠有效對葉片局部表面進行高精測量的技術。使用面結構光對葉片進行測量時，由于測量范圍的限制

2、，需對葉片表面按區(qū)域進行多次測量，然后將不同區(qū)域測量數據匹配拼接，得到完整的葉片表面測量數據。
　　葉片表面的插值重建是對其參數進行評定的重要基礎。對葉片表面進行連續(xù)化插值重建能夠降低葉片參數提取的難度，提高葉片特征參數提取的精度，在葉片質量評定中有重要的作用。
　　本文圍繞葉片點云的匹配及表面重建開展研究，進行了如下工作：
　　1)本文針對葉片的幾何特性，提出使用截面線作為特征描述子來對葉片點云進行匹配并給出了計算截

3、面線特征描述子的方法。截面線特征描述子比傳統(tǒng)點特征描述子蘊含了更多葉片的幾何信息，能夠有效克服特征不顯著性及對稱性對于葉片匹配的影響。
　　2)本文給出了由葉片截面線特征描述子對葉片點云進行粗匹配的方法。方法基于隨機采樣一致性(RANSAC)算法，通過距離在剛體變換下的不變性來構建截面線特征描述子間的對應關系，完成粗匹配。粗匹配的結果可進一步由基于點到面誤差函數的ICP(Iterative Closest Point)算法或其衍生

4、算法進行優(yōu)化。
　　3)本文提出了一種可用于航空葉片點云數據表面重建的方法。該方法采用移動最小二乘技術為空間柵格點構建局部坐標系，在局部坐標系下進行加權多項式擬合求取空間柵格點的正向投影點，結合代數球擬合方法為正向投影點計算法向量以完成空間有向距離場的計算，最后對空間有向距離場進行零等值面提取完成表面重建工作。表面重建工作為后續(xù)葉片的誤差評定工作打下了基礎。
　　4)本文為所提出的匹配算法與表面重建算法設計了實驗，通過實驗對