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一种基于支持向量机的孔洞修补方案评估方法.pdf

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行 业 交 流 169 一种基于支持向量机的孔洞修补方案评估方法 孟 宏 张 勇 张 文 静 (内蒙古科技大学机械学院,包 头 014010) 摘 要 :为了自动评估逆向设计软件的点云孔洞修补效果,以确定最佳的修补方案,提出了一种基于支持向 量机的点云孔洞修补评估算法。首先,以基于实际工程应用的挖掘机斗齿点云为实验对象,在斗齿的不同部位人 为构造20个点云孔洞,用专业逆向设计软件 Imagewarel3.2 进行孔洞修补,并建立相关特征向量。其次,将 60% 的特征向量作为训练样本输入S V M 模型进行训练,并建立参数优化后的 S V M 分类器模型。最后,将其余特征向 量作为测试样本输入 S V M 模型进行分类识别。实验证明,此方法具有较好的识别效果,识别正确率可达90%, 并有鲁棒性好、识别速度快等优点。 关键词:逆 向 工 程 点 云 孔 洞 识 别 支 持 向 量 机 S V M 1 介绍 香等人[5]所述的精度评价方法,对重构曲面进行误差分析 三维扫描过程中,往往由于测量工具和技术的限制、 以确定样本标签,即软件能补设定为1,反之为-1。 待测模型自身缺陷、光照或反射性等因素的影响[1’2],不可 典型特征点的曲面拟合效果及其误差分析如下:孔洞 避免会出现获取的数据不完整、部分点云缺失,形成点云 大小以及孔洞处点云的曲率大小直接影响曲面的软件可补 孔洞。孔洞修补至关重要,因为这些孔洞会直接影响下游 性,即洞口处点云曲率越大、洞口越大,则软件的补洞效 操作,如建模、快速成型、有限元分析等。 果越差。以下取实验中的几个典型孔洞7、10、13号孔洞 近年来,随着对逆向设计研宄的深入以及对曲面重构 进行分析说明。图 1 中孔洞1、2、3 分别代表7、13、10 精度要求的提髙,点云的孔洞修补技术己不仅仅拘泥于 号孔洞,其中7 号孔洞虽然洞口不大(498.67mm2) 、 但因 软件的修补。国内外许多学者开始对点云的孔洞修补方 曲率较大(9.70mm ) , 所以软件补洞误差较大(最大误差 法进行深入研宄,并提出了很多有效算法,如基于变形 为 0.99mm ) ; 而 13号孔洞2 虽然所在平面比较平坦、曲率 法的点云孔洞修补方法[1]、基于径向基函数的点云孔洞修 不 大 (128172. 99mm ) , 但因洞 口 过 大 (4793. 89 mm2) , 补算法[2]、基于边界特征增长的孔洞修补算法[3]、保形插 所以软件补洞效果也不理想(最大误差为〇.76mm ) 。相比 值法 [4]等。 较而言,对 于 10号孔洞3,因孔洞不大(178. 34 mm2) , 软件补洞简单、直观、易于操作。但是,对于曲率较 曲率也较小(430.80mm ) , 所以软件补洞精度较高,点云 大、数据缺失严重的点云孔洞,软件的曲面拟合效果往往 与曲面取大妖差仅为0.0098mm ,柄■足精度要求。 不尽人意。相反,算法补洞无论从表面误差、曲面连续性 或是曲面光滑性来说,均优于软件补洞,但算法补洞一般 计算复杂、耗时长、有些算法还存在收敛速度慢等缺陷。 针对这一问题,提出了一种基于改进支持向量机SVM 的孔 卿C 洞修补评估方法,用于自动判断何种孔洞可以用软件修补, 孔洞1 孔洞2 孔洞3 何种孔洞需要借助于算法修补,避免直接选用软件修补可 图1 示例1 能造成的补面效果差、需要不断调节曲面控制节点来减小 3 基于 SVM 的点云孔洞修
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