本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于特征點立體匹配的曲面外觀形狀檢測VR系統(tǒng)，其包括3D重建處理系統(tǒng)、VR設(shè)備、交互系統(tǒng)，3D重建處理系統(tǒng)讀取原始3D設(shè)計的數(shù)據(jù)進行處理，通過VR設(shè)備上的攝像裝置實時顯示被測量構(gòu)件，采集到的數(shù)據(jù)傳到3D重建處理系統(tǒng)進行特征點匹配，同時可根據(jù)測量者不斷調(diào)整，經(jīng)交互系統(tǒng)確認后，生成最終的可視化的3D顯示數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)最終顯示在VR設(shè)備上，3D顯示數(shù)據(jù)可以通過有線或無線連接的通信方式傳輸圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明專利技術(shù)能夠用于工業(yè)曲面外觀形狀檢測，將設(shè)計過程和檢測過程結(jié)合在一起，解決了現(xiàn)有技術(shù)和方法無法對特殊曲面或部件之間的遮擋、重疊部分檢測的問題，操作簡便使用成本低，適用于普通操作人員。
Surface shape detection VR system based on stereo matching of feature points
The invention discloses a surface feature point based stereo matching shape detection VR system, including the reconstruction of 3D processing system, VR equipment, interactive processing system, read the original 3D design 3D reconstruction data processing system, through the camera equipment on the VR real-time display of measured components, the collected data to 3D reconstruction processing system matching the feature points, and can be continuously adjusted according to the measurements, the interaction system is confirmed, to generate the final visualization of the 3D display data, the data showed on the VR device, 3D display data by means of communication cable or wireless connection transmission of image data. The invention can be used for industrial surface shape detection, the design process and the detection process together, solve the existing technology and method to between special surface or parts of the occlusion and overlap detection, simple operation and low use cost, suitable for general operators.
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種VR(VirtualReality，虛擬現(xiàn)實)系統(tǒng)，特別是涉及一種基于特征點立體匹配的曲面外觀形狀檢測VR系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
目前工業(yè)領(lǐng)域，尤其是機械結(jié)構(gòu)加工制造領(lǐng)域，針對大型的曲面(體)外觀外形的質(zhì)量檢測，是一個比較復(fù)雜的難題，如針對各種不規(guī)則曲面(異形)加工、制造的后期外觀外形質(zhì)量檢測。對具有整體協(xié)調(diào)要求的大型復(fù)雜曲面的宏觀形狀檢測/測量問題，目前仍是國內(nèi)外檢測/測量
尚未完全解決的問題。大型復(fù)雜曲面的宏觀形狀測量問題是具有重要理論意義和廣闊應(yīng)用前景的實際課題。例如，飛機機翼曲面的宏觀形狀對飛機整體性能而言至關(guān)重要，解決其快速外形形狀檢測問題有助于提高飛機的空氣動力性能、形式性能和壽命、降低油耗、節(jié)約能源，更重要的是有助于加速飛機產(chǎn)品更新?lián)Q代周期。一般都是采用專用的、價格高昂的大型定位、測量設(shè)備完成，操作復(fù)雜、費時費力，效率低下，對操作者有很高的技術(shù)門檻。目前現(xiàn)有的外觀外形檢測(測量技術(shù))方法，有激光自動測量技術(shù)、應(yīng)用圖像編碼器三維曲面測量、或復(fù)雜的數(shù)學(xué)和算法建模進行匹配，這些設(shè)備機械電子結(jié)構(gòu)、機電控制相當復(fù)雜、專業(yè)技術(shù)門檻極高、操作人員需要很強的專業(yè)知識和需要長時間的專業(yè)培訓(xùn)。隨著計算機技術(shù)和圖形圖像以及虛擬可視化技術(shù)的發(fā)展，各種可視化的三維顯示，如虛擬現(xiàn)實體驗、增強現(xiàn)實技術(shù)，也得到快速發(fā)展，但目前這些顯示只能用于觀察并不能直接用于外觀外形的監(jiān)測和測量。目前工業(yè)測量上急需要一種簡便的可視化的大型曲面(體)外形檢測/測量設(shè)備，這種設(shè)備可以將個體化的(異型)曲面(體)虛擬結(jié)構(gòu)圖像與真實的現(xiàn)場物理結(jié)構(gòu)進行匹配，同時可根據(jù)測量者的最佳觀察需要進行可視化調(diào)整(顯示屬性)，如3D成像的透明度、色彩、特征點等，以便更好地與實際物體進行三維空間的立體匹配，從而達到外形形狀的檢測和測量。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于特征點立體匹配的曲面外觀形狀檢測VR系統(tǒng)，其能夠用于工業(yè)曲面外觀形狀檢測，將設(shè)計過程和檢測過程結(jié)合在一起，解決了現(xiàn)有技術(shù)和方法無法對特殊曲面或部件之間的遮擋、重疊部分檢測的問題，操作簡便使用成本低，適用于普通操作人員。本專利技術(shù)是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種基于特征點立體匹配的曲面外觀形狀檢測VR系統(tǒng)，其包括3D重建處理系統(tǒng)、VR設(shè)備、交互系統(tǒng)，3D重建處理系統(tǒng)讀取原始3D設(shè)計的數(shù)據(jù)進行處理，通過VR設(shè)備上的攝像裝置實時顯示被測量構(gòu)件，采集到的數(shù)據(jù)傳到3D重建處理系統(tǒng)進行特征點匹配，同時可根據(jù)測量者不斷調(diào)整，經(jīng)交互系統(tǒng)確認后，生成最終的可視化的3D顯示數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)最終顯示在VR設(shè)備上，3D顯示數(shù)據(jù)可以通過有線或無線連接的通信方式傳輸圖像數(shù)據(jù)，測量者通過觀察VR設(shè)備上顯示的可視化特征點和物理世界中的構(gòu)件上的特征點進行最佳3D匹配，從而確定此被測構(gòu)建是否符合外形尺寸的質(zhì)量要求。優(yōu)選地，所述3D重建處理系統(tǒng)由高性能計算機系統(tǒng)和圖像圖形處理算法組成，圖像圖形算法根據(jù)被測量部件的3D設(shè)計數(shù)據(jù)，提取被測量部位3D/2D空間信息和特征信息，根據(jù)測量者確認或交互確認，最終生成待匹配的可視化圖形圖像數(shù)據(jù)，供VR設(shè)備顯示。優(yōu)選地，所述VR設(shè)備指導(dǎo)操作者用來進行虛實3D特征點匹配的的可視化顯示，可提供2D或3D實時動態(tài)或靜止圖形圖像數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述交互系統(tǒng)包括3D重建處理系統(tǒng)和操作者的交互，用于和PC系統(tǒng)相連接的鼠標、鍵盤、手柄、遙控器等輸入設(shè)備的交互輸入輸出，也用于和操作著對于VR數(shù)據(jù)的交互確認過程。優(yōu)選地，所述3D重建處理系統(tǒng)可以是任何具有信息處理功能的通用處理器、DSP、FPGA，GPU承擔核心數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換、變換。優(yōu)選地，所述VR設(shè)備可以是具有和3D重建處理系統(tǒng)進行某種直接或者間接、有線或無線的連接，在線或離線進行連接的顯示設(shè)備，可以和3D重建處理系統(tǒng)進行基于通用數(shù)據(jù)線的連接，也可以是基于wifi的連接，也可以是進行專業(yè)視頻數(shù)據(jù)線的連接，傳輸數(shù)據(jù)格式可以是基于網(wǎng)絡(luò)包的數(shù)據(jù)，也可以是基于并行或串行的視頻數(shù)據(jù)或圖像格式的數(shù)據(jù)。本專利技術(shù)的積極進步效果在于：本專利技術(shù)能夠用于工業(yè)曲面外觀形狀檢測，將設(shè)計過程和檢測過程結(jié)合在一起，解決了現(xiàn)有技術(shù)和方法無法對特殊曲面或部件之間的遮擋、重疊部分檢測的問題，操作簡便使用成本低，適用于普通操作人員。附圖說明圖1為本專利技術(shù)基于特征點立體匹配的曲面外觀形狀檢測VR系統(tǒng)的原理圖。圖2位本專利技術(shù)中3D重建處理系統(tǒng)的處理流程圖。圖3位本專利技術(shù)中3D重建處理系統(tǒng)的原理圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖給出本專利技術(shù)較佳實施例，以詳細說明本專利技術(shù)的技術(shù)方案。如圖1至圖3所示，本專利技術(shù)基于特征點立體匹配的曲面外觀形狀檢測VR系統(tǒng)包括3D重建處理系統(tǒng)、VR設(shè)備、交互系統(tǒng)，3D重建處理系統(tǒng)讀取原始3D設(shè)計的數(shù)據(jù)進行處理，通過VR設(shè)備上的攝像裝置實時顯示被測量構(gòu)件，采集到的數(shù)據(jù)傳到3D重建處理系統(tǒng)進行特征點匹配，同時可根據(jù)測量者不斷調(diào)整，經(jīng)交互系統(tǒng)確認后，生成最終的可視化的3D顯示數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)最終顯示在VR設(shè)備上，3D顯示數(shù)據(jù)可以通過有線或無線連接的通信方式傳輸圖像數(shù)據(jù)，測量者通過觀察VR設(shè)備上顯示的可視化特征點和物理世界中的構(gòu)件上的特征點進行最佳3D匹配，從而確定此被測構(gòu)建是否符合外形尺寸的質(zhì)量要求。3D重建處理系統(tǒng)由高性能計算機系統(tǒng)和圖像圖形處理算法組成，圖像圖形算法根據(jù)被測量部件的3D設(shè)計數(shù)據(jù)，提取被測量部位3D/2D空間信息和特征信息，根據(jù)測量者確認或交互確認，最終生成待匹配的可視化圖形圖像數(shù)據(jù)，供VR設(shè)備顯示。3D重建處理系統(tǒng)可以是任何具有信息處理功能的通用處理器、DSP、FPGA，GPU承擔核心數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換、變換。VR設(shè)備指導(dǎo)操作者用來進行虛實3D特征點匹配的的可視化顯示，可提供2D或3D實時動態(tài)或靜止圖形圖像數(shù)據(jù)。VR設(shè)備可以是具有和3D重建處理系統(tǒng)進行某種直接或者間接、有線或無線的連接，在線或離線進行連接的顯示設(shè)備，可以和3D重建處理系統(tǒng)進行基于通用數(shù)據(jù)線的連接，也可以是基于wifi的連接，也可以是進行專業(yè)視頻數(shù)據(jù)線的連接，傳輸數(shù)據(jù)格式可以是基于網(wǎng)絡(luò)包的數(shù)據(jù)，也可以是基于并行或串行的視頻數(shù)據(jù)或圖像格式的數(shù)據(jù)。交互系統(tǒng)包括3D重建處理系統(tǒng)和操作者的交互，用于和PC系統(tǒng)相連接的鼠標、鍵盤、手柄、遙控器等輸入設(shè)備的交互輸入輸出，也用于和操作著對于VR數(shù)據(jù)的交互確認過程。交互系統(tǒng)可以通過3D重建處理系統(tǒng)，或VR設(shè)備上分別部分實現(xiàn)或獨立實現(xiàn)，交互方式可以是接觸式的，例如操縱桿或鼠標鍵盤等設(shè)備；也可以是無接觸式的，例如基于遙控器方式的。本專利技術(shù)不需要額外太多的輔助的專業(yè)化儀器和設(shè)備。通過核心可視化數(shù)據(jù)處理、顯示算法和通用處理能力的系統(tǒng)組成的3D重建系統(tǒng)，外加VR設(shè)備和簡單的交互，即可實現(xiàn)高效率大型異型曲面的外形檢測和測量。本專利技術(shù)具有以下六個優(yōu)點和效果：一，易用性：通用處理系統(tǒng)，制作簡單，體積輕巧，只由一臺(便攜式)計算機處理系統(tǒng)和一套具有顯示功能(或攝像)的VR設(shè)備。二，安全性：所有匹配數(shù)據(jù)均來自設(shè)計數(shù)據(jù)本身和實際被測構(gòu)件本身(生產(chǎn)加工后)，系統(tǒng)只提供關(guān)鍵設(shè)計數(shù)據(jù)生成及顯示，加工制造者之根據(jù)自身條件，根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)進行加工制造；操作者通過最佳立體匹配決定匹配是否合格。三，結(jié)構(gòu)：不需要復(fù)雜的、高度精度要求的機械或電氣結(jié)構(gòu)，圖形化和可視化數(shù)據(jù)軟件處理系統(tǒng)和顯本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種基于特征點立體匹配的曲面外觀形狀檢測VR系統(tǒng)，其特征在于，其包括3D重建處理系統(tǒng)、VR設(shè)備、交互系統(tǒng)，3D重建處理系統(tǒng)讀取原始3D設(shè)計的數(shù)據(jù)進行處理，通過VR設(shè)備上的攝像裝置實時顯示被測量構(gòu)件，采集到的數(shù)據(jù)傳到3D重建處理系統(tǒng)進行特征點匹配，同時可根據(jù)測量者不斷調(diào)整，經(jīng)交互系統(tǒng)確認后，生成最終的可視化的3D顯示數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)最終顯示在VR設(shè)備上，3D顯示數(shù)據(jù)可以通過有線或無線連接的通信方式傳輸圖像數(shù)據(jù)，測量者通過觀察VR設(shè)備上顯示的可視化特征點和物理世界中的構(gòu)件上的特征點進行最佳3D匹配，從而確定此被測構(gòu)建是否符合外形尺寸的質(zhì)量要求。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于特征點立體匹配的曲面外觀形狀檢測VR系統(tǒng)，其特征在于，其包括3D重建處理系統(tǒng)、VR設(shè)備、交互系統(tǒng)，3D重建處理系統(tǒng)讀取原始3D設(shè)計的數(shù)據(jù)進行處理，通過VR設(shè)備上的攝像裝置實時顯示被測量構(gòu)件，采集到的數(shù)據(jù)傳到3D重建處理系統(tǒng)進行特征點匹配，同時可根據(jù)測量者不斷調(diào)整，經(jīng)交互系統(tǒng)確認后，生成最終的可視化的3D顯示數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)最終顯示在VR設(shè)備上，3D顯示數(shù)據(jù)可以通過有線或無線連接的通信方式傳輸圖像數(shù)據(jù)，測量者通過觀察VR設(shè)備上顯示的可視化特征點和物理世界中的構(gòu)件上的特征點進行最佳3D匹配，從而確定此被測構(gòu)建是否符合外形尺寸的質(zhì)量要求。2.如權(quán)利要求1所述的基于特征點立體匹配的曲面外觀形狀檢測VR系統(tǒng)，其特征在于，所述3D重建處理系統(tǒng)由高性能計算機系統(tǒng)和圖像圖形處理算法組成，圖像圖形算法根據(jù)被測量部件的3D設(shè)計數(shù)據(jù)，提取被測量部位3D/2D空間信息和特征信息，根據(jù)測量者確認或交互確認，最終生成待匹配的可視化圖形圖像數(shù)據(jù)，供VR設(shè)備顯示。3.如權(quán)利要求1所述的基于特征點立體匹配的曲面外觀形狀檢測VR...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：萬里，
申請(專利權(quán))人：中航華東光電上海有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31
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