(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210677550.1 (22)申请日 2022.06.16 (71)申请人 湖南科技大 学 地址 411201 湖南省湘潭市雨湖区石码头2 号 (72)发明人 赵岱岩　周炜　 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06T 15/04(2011.01) G06T 7/13(2017.01) G06T 7/40(2017.01) (54)发明名称 一种基于特征点映射数据库的三维磨削表 面重构方法和系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于特征点映射数据库 的三维磨削表 面重构方法和系统， 以解决现有重 构方法中粗糙度参数和局部纹理特征重构精度 较差的问题。 本发明通过对剖面轮廓中特征点进 行识别和提取， 进而将特征点间的高度、 间距和 斜率分布编码化， 建立特征点关系映射数据库， 随后调用数据库进行反向建模， 重复循环生成特 征点高度、 位置信息直到满足指定面积大小的特 征点分布， 随后对其进行线性插值得到最终目标 重构表面。 该目标重构表面与原始样本表面在粗 糙度参数和自相关函数等统计标准具有较高精 度， 同时可以最大限度的保留磨削表 面的微观形 貌局部特征， 提高对磨削表面使役性能分析的准 确性。 权利要求书5页 说明书11页 附图6页 CN 115222877 A 2022.10.21 CN 115222877 A 1.一种基于特 征点映射数据库的三维磨削表面重构方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1， 测量原始磨削表面样本的轮廓离散点的高度序列记为{ }， 将磨削表面沿纹理 方向进行划分， 记垂 直于纹理方线为X方向， 沿纹理方向为Y方向， X方向长度为 m， Y方向长度 为n， 将原始磨削表面沿Y方向划分为 n个长度为 m的剖面轮廓{ }， 依据Morse理论中对包括 峰点、 谷点、 正则点以及鞍点在内的关键点定义， 从所划分剖面轮廓中筛选识别出大于相 邻 两点和小于相邻两点的{ }作为特征点， 并记录筛选出 的 高度、 相邻特征点、 、 间距{ }以及特征点 右侧临近点{ }处高度和斜 率{ }{ }。 步骤2， 采用区间划分方法对保存记录下的特征点高度、 间距及斜率数据加以分类并编 码， 保证每个区间内所包含的数据大小具有一定程度上 的近似性， 实现相同区间编号内的 数据可以进行互相替换， 通过划分的数据区间完成对已知样本中当前剖面特征点相邻高 度、 间距变化 规律及剖面间高度、 斜 率分布情况的编码化。 步骤3， 定义当 和 发生变化的一组特征点及其间距组成特征片段{ }， 由剖 面当前特征点高度、 间距以及上一剖面对应特征片段{ }的高度、 斜率编码化数据建立与 下一特征点的映射关系。 依据编码化特征点关联信息， 分别建立高度映射数据库以及 间距 映射数据库， 其中初始剖面 的映射关系不包含上一剖面高度、 斜率等特征信息， 在数据 表 中将相应的上一剖面高度、 斜 率区间编码记为 。 步骤4， 选择初始剖面 上任意一点为初始点， 判断所属高度区间编码， 调用建立的高 度映射数据库 依据编码化的剖面特征点高度变化规律得到下一特征点高度， 同理已知前后 两特征点高度区间编码调用间距映射数据库依据编码化的剖面特征点间距分布情况得到 两特征点间距， 循环调用数据库直到得到指定X 方向长度的初始剖面特 征点分布轮廓。 步骤5， 从第二剖面开始， 由上一剖面首个特征点片段 高度及其对应斜率 、 确定剖面 的首个特征点高度 ， 判断所属高度区间编码， 依据剖面当前特征点 高度区间编 码以及对应上一剖面特征片段高度、 斜率编 码调用高度映射数据库得到 当前剖 面下一特征点高度区间。 同理已知剖面前后两特征点高度区间编 码以及对应上一剖面特征 片段高度、 斜率编码调用间距映射数据库得到特征点间距， 循环调用数据库直到得到指 定X 方向长度的当前剖面特 征点分布轮廓。 步骤6， 重复循环步骤五以生成特征点轮廓剖面， 直到由剖面累加形成的三维特征点分 布表面达到指 定Y方向长度， 随后对其进 行线性插值， 最 终得到能精确反映磨削表面微观形 貌局部纹 理特征的目标重构表面。 2.根据权利要求1所述的基于特征点映射数据库的三维磨削表面重构方法， 其特征在 于， 步骤一中划分样本表面方向并分割剖面， 以及从中筛选识别出关键特征点及其对应高 度斜率数据具体包括以下步骤： (1)按照纹理方向划分面积为 m×n的样本表面， 如图一所示。 得到 n个长度为 m的剖面轮权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115222877 A 2廓。 (2)将Morse理论 中峰点、 谷点、 正则点以及鞍点等关键点定义拓展至剖面轮廓中， 如图 二所示， 并提取 特征点信息： 式中， 和 为特征点相邻两点高度， 当任一特征点高度高于其两侧相邻点时， 将该点视为极大值点， 反之， 低于其两侧相邻点时， 视为极小值点。 极大值点对应Morse理论 中峰点、 竖鞍点以及部 分正则点， 极小值点对应Morse理论中谷点、 横鞍点以及部 分正则点。 由剖面轮廓高度分布规 律， 特征点 中极大值 点 与极小值 点 交替出现。 (3)计算点 处对应斜 率 、 ： 。 3.根据权利要求1所述的基于特征点映射数据库的三维磨削表面重构方法， 其特征在 于， 步骤二中采用区间划分方法对保存记录下 的特征点高度、 间距及斜率数据加以分类并 编码， 然后将特 征点间高度变化 规律及位置分布情况编码化具体包括以下步骤： (1)将全部已知特征点 及其Y方向临近点 高度按照由低到高顺序排序， 然后以高 度最大值 和最小值 所夹高度差H为整体区间， 将其均匀划分为A个子区间 ， 满足： 式中， 和 为子区间 的上限和下限， 每个子区间范围内包含一定数量的特 征点， 特征点高度分布在每个子区间中的数量近似满足样本表面高度序列 的概率密度函 数。 (2)将全部已知特征点间间距按照由低到高顺序排序， 将间距做无量纲化处理并以间 距最大值 和最小值 之差为整体区间， 将其均匀划 分为B个子区间 ， 满 足： (3)将全部已知特征点 的Y方向临近点 对应斜率 、 按照由低到 高顺序排 序， 然后以斜率最大值 和最小值 为斜率区间的上界和下界， 将其均匀划分为C个 子区间 ， 满足：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115222877 A 3