(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 202211194846.4 (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210000 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 汪俊　张凯钧　李红卫　吴斯帛　 李子宽　张沅　贾文茹　易程　 (74)专利代理 机构 合肥汇融专利代理有限公司 34141 专利代理师 王秀芳 (51)Int.Cl. G01N 21/84(2006.01) G01B 11/00(2006.01) G06V 10/40(2022.01) G06V 10/764(2022.01)G06V 10/82(2022.01) (54)发明名称 基于点云的复材壁板孔特征的检测方法及 其系统 (57)摘要 本发明涉及数字化检测技术领域， 解决了对 于较大规模孔特征的检测， 采用人工逐个检查的 方式进行验收的效率和准确率均较低的技术问 题， 尤其涉及一种基于点云的复材壁板孔特征的 检测方法， 包括以下过程： S1、 获取复材壁板的点 云数据构成点云模型M； S2、 将复材壁板点云模型 M生成二维表示， 采用区域分类网络HRCNet提取 阵列孔并得出分类结果图像E； S3、 将二维表示上 提取到的阵列孔映射到点云模型M中， 将阵列孔 部分的点云P栅格化并投影至板面所在的平面。 本发明实现了对壁板类部件上的阵列孔通孔率 的检测， 提升检验的效率和产品的交付进度， 具 有较好的实用性， 提高对阵列孔的检测效率以及 准确率。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115290650 A 2022.11.04 CN 115290650 A 1.一种基于点云的复材壁板孔特 征的检测方法， 其特 征在于， 包括以下 过程： S1、 获取复材壁板的点云数据构成点云模型M； S2、 将复材壁板点云模型M生成二维表示， 采用区域分类 网络HRCNet提取阵列 孔并得出 分类结果图像E； S3、 将二维表示上提取到的阵列孔映射到点云模型M中， 将阵列孔部分的点云P栅格化 并投影至 板面所在的平面； S4、 计算每 个孔的容积， 设置孔 容积阈值V进行通 孔检测。 2.根据权利要求1所述的孔特征的检测方法， 其特征在于： 在步骤S2中， 将复材壁板点 云模型M生成二维表示的具体步骤 包括： S211、 采用最小二乘法对点云模型M进行平面拟合， 得到 复材壁板的板面所在平面的方 程 所包含的系数A， B， C， D； S212、 计算点云模型M绕x轴、 y轴、 z轴的逆时针旋转角度 、 、 以及坐标变 换矩阵 ， 使板面所在平面法向与z轴重合， 旋转后的复材壁板点云模型记为 N；  S213、 基于复材壁板点云模型N 生成平面 上的二维渲染图 ； S214、 基于复材壁板点云模型N 生成在平面 法向上的二维高度图 。 3.根据权利要求1所述的孔特征的检测方法， 其特征在于： 在步骤S2中， 采用区域分类 网络HRCNet提取阵列孔的具体步骤 包括： S221、 将二维渲染图 和二维高度图 输入区域分类网络 HRCNet中； S222、 通过区域分类网络HRCNet对二维渲染图 和二维高度图 进行特征提取单元、 场注意力单 元和分类单 元后输出分类结果， 记为图像E 。 4.根据权利要求1或3所述的孔特征的检测方法， 其特征在于： 区域分类网络HRCNet包 括用于对阵列孔特 征提取的特 征提取单元， 和用于将提取 得到的特 征进行映射串联操作聚合的FAU单 元， 以及用于 输出孔特 征提取的分类图像的分类单 元。 5.根据权利要求 4所述的孔特 征的检测方法， 其特 征在于： 特征提取单元包括两个用于特征提取的主干网络CNN1， 主干 网络CNN1由两个卷积层组 成， 两个卷积层权 重相同， 卷积层的后续连接层为用于降低输入数据的维度的最大池化层； FAU单元由三个卷积层和softmax层构成； 分类单元该包含一个卷积层和一个全连接层。 6.根据权利要求1所述的孔特征的检测方法， 其特征在于： 在步骤S3中， 将二维表示上 提取到的阵列孔映射到点云模型M中的具体步骤 包括：  S311、 设分类结果图像E中复材壁板左上角和右下角的坐标分别为 和 ； S312、 设点云模型N中复材壁板左上角和右下角点云坐标为 和 ； S313、 通过坐标变换将分类结果图像E和点云模型N对齐， 将分类结果图像E中阵列孔的权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115290650 A 2分类结果映射到点云模型N中， 得到每个孔的区域点集 ， ， n为检测到的孔的数 量。 7.根据权利要求1所述的孔特征的检测方法， 其特征在于： 在步骤S3中， 将阵列孔部分 的点云P栅格化并投影至 板面所在的平面 的具体步骤 包括： S321、 基于点云密度设置栅格密度， 对板面所在的平面 栅格化， 每个栅格代表一片 点 云区域； S322、 将孔的区域点集 投影到平面 ， 以栅格中的点集距平面 的最小值作为该栅 格的值 ； S323、 在孔的区域点集 的栅格中， 若存在空栅格， 则将其赋予一定值h， 作为该孔的底 面。 8.根据权利要求1所述的孔特征的检测方法， 其特征在于： 在步骤S4中， 计算每个孔的 容积 ， 设置孔容积阈值V进行通 孔检测的具体步骤 包括： S41、 通过公式计算 孔的容积 ， 计算公式为： 上式中， s为每 个栅格的面积， m为该孔所含栅格数量， 为第i个栅格的值； S42、 设置孔容积阈值V， 若计算所得孔的容积小于阈值V， 则认为该孔堵塞， 若计算所得 孔的容积大于阈值V， 则认为该孔 不堵塞。 9.一种用于实现上述权利要求1 ‑8任一项所述的孔特征的检测方法的系统， 其特征在 于， 包括： 点云模型构成模块 （100） ， 所述点云模型构成模块 （100） 用于获取复材壁板的点云数据 构成点云模型M； 分类结果图像得出模块 （200） ， 所述分类结果图像得出模块 （200） 用于将复材壁板点云 模型M生成二维表示， 采用区域分类网络 HRCNet提取阵列孔并得 出分类结果图像E； 栅格化、 投影模块 （300） ， 所述栅格化、 投影模块 （300） 用于将二维表示上提取到的阵列 孔映射到点云模型M中， 将阵列孔部分的点云P栅格化并投影至 板面所在的平面； 通孔检测模块 （400） ， 所述通孔检测模块 （400） 用于计算每个孔的容积， 设置孔容积阈 值V进行通 孔检测。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115290650 A 3