[发明专利]基于空间连接骨架描述符的装配体检索方法

摘要

本发明提出一种基于空间连接骨架描述符的装配体检索方法，根据装配体中零件中心的位置、配合面中心位置以及零件与配合面之间的连接关系建立空间连接骨架，以空间连接骨架为基础统计所有两个零件表面上随机采样点通过骨架的空间距离分布，作为装配体检索输入的描述符；然后采用最优子序列匹配算法计算零件间匹配距离，进而通过最优化模型计算不同装配体间的总体匹配距离，将目标装配体与待比较装配体之间的总体匹配距离升序排列作为相似度检索的结果。本发明将零件形状、空间位置、连接关系信息通过形状距离分布的形式统一表达，通过最优子序列双射匹配的方法进行装配体相似度比较，实现对装配体模型形状、连接关系的综合检索。

主权项

1.一种基于空间连接骨架描述符的装配体检索方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将装配体AM分解为n个零件模型PM；其中AM表示某一个具体的装配体，n是零件模型的个数；计算每个零件模型形心sp，对于第i个零件，记录其形心点spi在装配体坐标系下的坐标为(xi,yi,zi)；步骤2：提取装配体中具有连接关系的零件之间的连接面，计算连接面的形心jp，对于第j个连接面，记录其形心点jpj在装配体坐标系下的坐标为(xj,yj,zj)，统计所有的连接面个数m；步骤3：建立连接关系表sc记录零件与连接面的连接关系；其中表中sc(k)＝[i,j]代表空间中第i个零件形心点spi与第j个连接面形心点jpj组成了第k个连接关系；步骤4：以零件形心点为骨架节点、连接面形心点为连接节点、连接关系为连接骨架建立空间连接骨架；采用Floyd最短路径算法，计算n个骨架节点在装配体骨架中的最短距离，得到骨架最短路径矩阵sd，矩阵sd中元素代表所在行列骨架节点之间的最短骨架路径距离；步骤5：对于装配体任意两个零件PMa，PMb，采用以下步骤得到装配体中PMa，PMb两个零件间基于空间连接骨架的描述向量：步骤5‑1：对装配体任意两个零件PMa，PMb，其零件形心坐标为(xa,ya,za)与(xb,yb,zb)；随机选取零件各自表面点p,q，其点坐标为(xp,yp,zp)与(xq,yq,zq)；分别计算两个表面点到各自骨架节点的欧式距离d1与d2：步骤5‑2：计算两个随机点到各自零件骨架节点上的欧式距离以及两个零件之间的骨架路径距离之和D：D＝d1+d2+sd(a,b)步骤5‑3：通过重复步骤5‑1至步骤5‑2，进行K次重复采样，统计每一次采样所计算得到的距离值；根据采样计算结果，生成包含m个组的等组距直方图；其中组距t为：Dmax表示采样结果中的最大值，Dmin表示采样结果中的最小值；步骤5‑4：通过记录直方图中每组频数得到m维描述向量Ua,b＝(u1,u2,…um)，为装配体中PMa，PMb两个零件间基于空间连接骨架的描述向量；步骤6：重复步骤5直到统计所有零件对之间的描述向量，得到n×n的向量矩阵为基于空间连接骨架的装配体描述符；步骤7：建立用于存储空间连接骨架装配体描述符的数据库，按照步骤1～步骤6的空间连接骨架装配体描述符构建方法将若干数字化三维模型转化为可用于检索的描述向量矩阵；步骤8：选取目标装配体QueryAM，并按照步骤1～步骤6的空间连接骨架装配体描述符构建方法建立目标装配体QueryAM的空间连接骨架装配体描述符；步骤9：设定检索的查询范围及搜索时间，将目标装配体与步骤7所建立数据库中对应的描述符进行相似性比较，具体为以下步骤：步骤9.1：在模型库中选取比较装配体CompareAM，提取其在数据库中相对应的描述符；构建面向检索的零件序列，其中目标装配体中第i号零件的零件序列为gsQueryAM(i)＝(Ui,1,Ui,2，…Ui,N)，i≤N，N为目标装配体中包含的零件个数，比较装配体中第j号零件的零件序列为gsCompareAM(j)＝(Uj,1,Uj,2，…Uj,M)，j≤M，M为比较装配体中包含的零件个数；步骤9.2：对目标装配体和比较装配体中的所有零件序列按照以下过程进行重新排序：对于某个装配体的空间连接骨架中任意两个零件的最短路径进行统计，记录各个零件在所有最短路径中出现的频率；对于装配体中第i号零件的零件序列gs中的元素Ui,j，以该向量所对应的另一个零件j在所有最短路径中出现的频率为比较依据，采用降序的方法对零件序列gs中的元素进行重新排序；步骤9.3：对目标装配体中N个重排后的零件序列与比较装配体中M个重排后的零件序列进行N×M次最优子序列双射计算，得到目标装配体和比较装配体间的匹配距离矩阵MDN×M；步骤9.4：以零件匹配距离之和最小为目标函数，零件单一匹配为约束，对匹配距离矩阵MD建立最优化模型：对该模型进行求解，得到两个装配体间的总体相似距离为AD；步骤10：重复步骤9，将目标装配体描述符与数据库中其他装配体描述符进行相似性比较，直到检索遍历了数据库中全部装配体描述符或者达到检索的最大范围或最长时间；步骤11：按照总体相似距离排序列出描述符对应的装配体，总体相似距离值越小代表所对应装配体与目标装配体越相似，完成此次装配体模型检索。