發(fā)布時間：2020-07-23 22:33

【摘要】：工程圖紙是機械行業(yè)重要的技術(shù)資料,凝結(jié)著科研人員大量的智慧與心血,對其進行智能識別與三維重建可以有效發(fā)掘與保護其上所載信息。三維重建課題雖然已經(jīng)被提出了40余年,但其依然存在效率低、準確性差與模型有歧義等問題。三維重建課題雖已取得豐碩成果,但仍存在一定的局限性:大多數(shù)的研究是基于dxf與dwg文件,而所需轉(zhuǎn)化的常為紙質(zhì)圖紙;大多數(shù)研究所需條件苛刻且需要專門的系統(tǒng)與具有強大運算能力的計算機;對新方法新技術(shù)應(yīng)用不多。針對上述問題本文以法蘭零件為例,提出一種基于工圖圖像的法蘭零件重建方法。方法以工程圖紙為研究對象,對其進行掃描、降噪、分割與細化等處理,然后采用Harris角點識別算法與Hough圓檢測算法提取并統(tǒng)計其上特征。并采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別并提取零件重建的必要參數(shù),最終實現(xiàn)了法蘭模型的三維重建。(1)文章詳細介紹了工程圖紙的計算機讀取過程,以及掃描所得光柵圖像的灰度化與降噪方法。描述并分析了傳統(tǒng)降噪算法與NL-means算法,通過實驗證明了NL-means算法用于工程圖紙降噪的可行性。(2)文章介紹了傳統(tǒng)定位算法,詳細描述了LSD直線檢測算法的原理,在此基礎(chǔ)上提出了一種基于LSD直線檢測的工程圖紙字符定位方法,并通過實驗證明了其可行性。介紹了經(jīng)典字符識別算法與深度信念網(wǎng)絡(luò),并采用DBN對工程圖紙字符進行識別。(3)本文依據(jù)圖像的可加原理對圖像進行處理,獲得了較易分割的圖像。文章描述了Otsu法與最大熵法分割法的基本原理并且詳細介紹了FOA與BA算法。在此基礎(chǔ)上提出了基于群智能算法的工程圖紙分割方法,可以快速精準分割工程圖紙。(4)對法蘭零件進行深入研究,介紹了法蘭零件的特點及用途。對三維建模軟件SolidWorks做了詳細介紹,詳細描述了其參數(shù)化建模的具體步驟。分析了Harris角點識別的基本原理,并利用其對法蘭零件圖紙進行識別,通過實驗驗證可準確獲取角點信息。分析了Hough圓檢測的基本原理,并利用其對法蘭零件圖紙進行識別,通過實驗驗證,可準確獲取圓信息。描述了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理以及利用MATLAB軟件搭建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的詳細過程與步驟。在此基礎(chǔ)上采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對法蘭零件的工程圖紙進行識別,獲取了法蘭零件的重建信息。并以此為依據(jù)通過SolidWorks的參數(shù)化建模功能對法蘭零件進行三維重建。綜上所述:本文利用圖像處理、特征識別與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等先進的技術(shù)及成果提出了一種法蘭零件的三維重建方法。一定程度上提高了重建效率與精度;本文以紙質(zhì)圖紙為研究對象一定程度上拓寬了三維重建的實際應(yīng)用范圍;本文以MATLAB與SolidWorks為平臺不需要設(shè)計專門的系統(tǒng)或平臺,有利于二維轉(zhuǎn)三維的實現(xiàn)與推廣。實驗證明本文方法可有效且快速的重建法蘭零件三維模型,為工程圖紙的三維重建提供了新思路與方法,對后續(xù)研究有一定的指導意義。
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;TH126
【圖文】：

一般來說通過主視、俯視與側(cè)視三個方向的投影既可以清楚準確的表達零件的結(jié)構(gòu)與尺寸。圖1.1 是三維模型平行正投影視圖的示意圖，零件的三維圖形如圖 1.1 左側(cè)所示，分別向零件的后、右與下面做投影，得到的投影視圖展開圖如圖 1.1 右側(cè)所示，同一零件的投影視圖滿足“寬相等，高平齊，長對正”的投影原則。

（a）噪聲工圖 （b）中值濾波后圖 2.1 噪聲工圖中值濾波前后對比圖NL-Means 算法與傳統(tǒng)算法相比它可以有效的應(yīng)用圖像的冗余信息進行降噪，這使得其可以有效的去除高斯噪聲，并且可以較好的保護圖像細節(jié)免于模糊。與傳統(tǒng)的圖像降噪算法例如中值濾波、均值濾波與雙線性濾波等相比，NL-Means 算法應(yīng)用的是圖像全局信息而不是局部信息，其基本原理是首先建立圖像塊，然后以圖像塊為單位遍歷整個圖像，在遍歷的過程中尋找相似的塊，然后求取這些塊的均值賦給要處理的像素。但是事實上如果要采用這種全域搜索的方法，則這一算法的效率是極低的，如果計算一個 256*256 的圖像則需要幾分鐘的時間，占用較大的電腦內(nèi)存。

2.1 噪聲工圖中值濾波前后對比法相比它可以有效的應(yīng)用圖噪聲，并且可以較好的保護、均值濾波與雙線性濾波等信息，其基本原理是首先建過程中尋找相似的塊，然后求采用這種全域搜索的方法，像則需要幾分鐘的時間，占

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本文編號：2767929