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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种面向曲面类零件的边界失真点云优化提取方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119600047B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-10发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411650482.5，技术领域涉及：G06T7/12；该发明授权一种面向曲面类零件的边界失真点云优化提取方法是由李泷杲;江金城;候国义;黄翔设计研发完成，并于2024-11-19向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种面向曲面类零件的边界失真点云优化提取方法在说明书摘要公布了：一种面向曲面类零件的边界失真点云优化提取方法，包括以下步骤：1首先对含边界特征的曲面类零件扫描点云建立栅格结构，根据栅格中心曲率将点云划分为含边界特征区域和不含边界特征区域并精简；2对精简后的边界特征点进行法向统计，使用加权平均对法线进行平滑处理并拟合平面，将到拟合平面距离过大的点进行位置优化，从而完成边界特征的平滑；3使用参数化方法将优化后的点云面片进行曲面拟合，对得到的重构曲面相交裁剪得到边界特征明确的实测模型。本发明针对曲面类零件扫描点云边界失真的特点，提高了实测模型边界特征的准确性。

本发明授权一种面向曲面类零件的边界失真点云优化提取方法在权利要求书中公布了：1.一种面向曲面类零件的边界失真点云优化提取方法，其特征在于：所述对曲面类零件的边界失真点云进行优化、提取及重构的步骤如下： S1：首先对扫描点云建立栅格结构，根据栅格中心曲率将点云划分为含边界特征区域和不含边界特征区域并精简； S2：对精简后的边界特征点进行法向统计，使用加权平均对法线进行平滑处理并拟合平面，将到拟合平面距离过大的点进行位置优化，从而完成边界特征的平滑； S3：使用参数化方法将优化后的点云面片进行曲面拟合，并对得到的重构曲面做拓扑一致性判断并裁剪得到边界特征明确的实测模型； 所述步骤S1中对扫描点云建立空间栅格，根据栅格中心曲率将点云划分为含边界特征区域和不含边界特征区域并精简包括以下步骤： S1.1：建立空间栅格，设点云数据x、y、z的边值为xmax、xmin、ymax、ymin、zmax、zmin，根据扫描设备的分辨率确定栅格尺寸d，使用xmin-d2，ymin-d2，zmin-d2作为栅格初始点，延伸栅格至最大点xmax，ymax，zmax包括在内终止，将点云划分进Nx×Ny×Nz个栅格中 其中┌﹒┐为向上取整,Nx，Ny，Nz分别表示x，y，z方向栅格的个数；使用nx∈[0，Nx-1]、ny∈[0，Ny-1]、nz∈[0，Nz-1]、u∈{0,1}为每一个栅格进行编号，栅格坐标nx，ny，nz，u表示x，y，z方向编号分别为nx，ny，nz的栅格，将点云数据放入对应的栅格内，若栅格内存在点则u＝1，否则u＝0； S1.2：使用二次曲面拟合法计算栅格结构中心点的平均曲率，设置曲率阈值进行判断是否需要进一步细分，具体细分方法如下： ①计算栅格内所有点云的平均曲率，并根据曲率分布确定阈值Ht； ②将平均曲率HiHt的栅格进一步细分，细分后栅格结构长度为d2； ③将原始栅格中的点云根据空间分布重新划分进细分后的栅格中； S1.3：步骤S1.2中存在长度为d、d2的栅格，长度为d的栅格中的点云不含边界区域；长度为d2的空间栅格中的点云含边界区域；对两种栅格点云采用不同的精简策略： ①对大栅格中的点使用栅格中心作为精简后点云； ②小栅格中的点使用基于曲率的精简方式，计算栅格中心点在邻域内的平均曲率，根据曲率对栅格进行采样率ρi的随机采样，其中采样率为ρi＝HiHmax； 所述步骤S2中对精简后的边界特征点进行法向统计，使用加权平均对法线进行平滑处理并拟合平面，将到拟合平面距离过大的点进行位置优化，从而完成边界特征的平滑包括以下步骤： S2.1：使用梯度方法从含边界区域点云中检测明确的边界线，其步骤如下： ①定义邻域半径：使用固定半径球形邻域，定义点p的邻域为距离p小于等于某个固定半径r的所有点的集： Np＝{q|||p-q||≤r}2 ②计算点p的梯度大小Gp： 其中ωq为权重函数，np、nq分别为点p和点q的法向量； ③设定阈值GT，将梯度大于GT的点保留进集合C： C＝{pi|GpGT}4 ④提取大于梯度阈值的点，使用非极大值抑制，保留邻域内梯度最大的点，连接成边界特征线： Gp＝max{Gq|q∈Np∩C}5 S2.2：使用基于法线引导的方法对边界及附近点云进行优化，优化的过程分为两步： ①使用加权平均法对其法线进行平滑处理，对于边界区域的顶点pi，计算邻域内其他点法线的加权平均得到平滑法线niˊ： 对顶点pi，选择夹角一致性阈值θt和距离一致性阈值rt，检查邻域点的平滑法线是否与自身的平滑法线niˊ之间的夹角小于θt且距离小于rt： ②对法线平滑后的点云数据，使用Aniˊ+b对拟合后的平面进行表示，通过解算最小二乘问题，获得拟合后平面Pm： n′Tx+dm＝08 其中dm为偏移量，计算点到平面Pm的距离Dim，对于超过阈值dt的点，将其沿平滑后的法向平移至曲面上： 所述步骤S3中使用参数化方法将优化后的点云面片进行曲面拟合，对得到的重构曲面相交裁剪得到边界特征明确的实测模型包括以下步骤： S3.1：得到优化后的边界后，根据边界进行分割可以获得准确的曲面特征，对曲面采取参数化的拟合方法； S3.2：从点云拟合重构得到的面特征仅仅是单一的曲面特征，而且存在交叉，需要进行后处理才能够得到实测模型；后处理主要包括根据曲面特征的拓扑关系进行求交处理，得到的交线为实测模型的边界特征，还需要根据其方向对角线分割的面片进行保留和去除判断，最后为确保生成的实测模型为完整的几何模型，对其进行封闭性判断，其步骤如下： ①首先，对两相交重构曲面S1和S2进行拓扑关系判断并进行求交处理，得到的相交线L1为实测模型的边线； ②根据边线L1可知，S1相交后被分为两部分，S2相交后被分为两部分，将S1和S2的参照点向最近的重构曲面投影，保留投影所在区域，删除其他区域，完成曲面修剪工作； ③最后对实测模型的完整性进行判断，对每一个重构后的未裁剪面片进行判断，如果其裁剪后的边线特征是封闭的，则说明实测模型为完整的几何模型。

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