一种基于自适应采样的太阳镜片轮廓处理方法及装置制造方法及图纸

一种基于自适应采样的太阳镜片轮廓处理方法及装置，涉及镜片轮廓处理技术领域，用以解决现有镜片轮廓处理方法不能对闭合的镜片轮廓曲线进行有效采样的问题。本发明专利技术首先针对闭合稠密离散点集进行预处理，以离散曲率最大处为离散数据的起始点，按照原本轮廓顺序进行重排序；其次寻找镜片轮廓的特征点，并将特征点个数作为后续迭代的初始采样点个数；然后建立基于曲率与弧长加权的特征函数，进行均匀采样获得采样点；最后针对采样点进行B样条插值，获得B样条插值曲线。本发明专利技术能够大幅减少原始扫描数据的同时光顺轮廓曲线，提高加工效率与速度。本发明专利技术适用于眼镜镜片加工。本发明专利技术适用于眼镜镜片加工。本发明专利技术适用于眼镜镜片加工。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应采样的太阳镜片轮廓处理方法及装置


[0001]本专利技术涉及镜片轮廓处理
，具体涉及一种基于自适应采样的太阳镜片轮廓处理方法及装置。

技术介绍

[0002]太阳镜是人们生活中常用的用品，其主要作用是隔绝紫外线从而保护眼睛，对人们的生活和工作都起到重要的作用。传统的太阳镜片加工通常使用模板型半自动磨片机，其镜片加工出的轮廓形状严格按照模板的轮廓形状，存在着造型形式单一、轮廓匹配精度差、加工效率低等明显不足。
[0003]近年来随着数控技术的发展，国内外逐渐涌现出镜片轮廓数控加工设备，搭配专用的设计软件及算法，弥补了模板型半自动磨片机的不足，在镜片轮廓加工领域占有一席之地。但国内由于起步较晚，技术有待进一步提高。为满足消费者对太阳镜加工质量的更高要求和数量的更大需求，国内一些太阳镜生产厂家从国外引进了高端设备，但其昂贵的价格、不友好的外文环境、复杂的操作、跨国维修的困难使其大多只能被大型企业使用，而中小型企业仍然使用着中低端设备，这也使得镜片轮廓数控加工设备在国内并未有效普及。
[0004]目前，在轮廓处理中，采样方法普遍有均匀弧长采样(USL)、均匀弧长与曲率平方(USL+C2)、均匀弧长与曲率加权(USL+C)等，插值方法有双圆弧插值、样条曲线插值、B样条插值等，这些算法各有优缺点和适用范围，但一个共同的不足在于，这些方法均未考虑太阳镜片轮廓曲线闭合的特性，难以对闭合曲线进行合适的采样和闭合曲线的插值。

技术实现思路

[0005]鉴于以上问题，本专利技术提出一种基于自适应采样的太阳镜片轮廓处理方法及装置，用以解决现有镜片轮廓处理方法不能对闭合的镜片轮廓曲线进行有效采样的问题。
[0006]根据本专利技术的一方面，提供一种基于自适应采样的太阳镜片轮廓处理方法，该方法包括以下步骤：
[0007]步骤一、采集原始镜片轮廓点数据，获取包含镜片轮廓多个离散点的离散点集；
[0008]步骤二、结合弧长与曲率加权的方式，采用插值方法在多个离散点中进行采样，获取采样处理后的镜片轮廓点数据；具体步骤包括：
[0009]步骤二一、将多个离散点组成的曲线上曲率最大值对应的点作为起始点，将所述起始点之前的离散点依次放到所述离散点集的末尾，获取有序离散点集；
[0010]步骤二二、计算有序离散点集特征点个数，以确定初始采样个数；
[0011]步骤二三、根据有序离散点集建立基于曲率与弧长加权的特征函数；
[0012]步骤二四、根据所述特征函数和初始采样个数，采用插值方法进行采样，获得插值曲线；
[0013]步骤二五、计算插值曲线的误差精度；
[0014]步骤二六、当所述误差精度大于预设误差精度时，增加初始采样个数，并迭代循环
执行步骤二四至步骤二五，直至误差精度小于或等于预设误差精度停止迭代循环，获得最终的插值曲线。
[0015]进一步地，步骤二中采用3点确定圆弧的方法，将相邻3个离散点形成近似圆弧，求解离散点的曲率，设第i个离散点的坐标记为Q
i
，其对应的曲率半径记为r
i
：
[0016][0017]则离散点的曲率k
i
为：
[0018][0019]进一步地，步骤二二中特征点确定的过程为：若任意一个离散点及其相邻点的曲率满足：k
i
>k
i
‑1且k
i
>k
i+1
，或者满足：k
i
<k
i
‑1且k
i
<k
i+1
，则该离散点为特征点；其中，k
i
表示第i个离散点的曲率，k
i
‑1表示第i
‑
1个离散点的曲率，k
i+1
表示第i+1个离散点的曲率。
[0020]进一步地，步骤二中所述插值方法为B样条插值方法；步骤二三中所述特征函数建立如下：
[0021][0022]式中，t
i
表示第i个离散点，M表示有序离散点集中所有离散点个数，ω1表示权重；l(.)表示离散点弧长；σ(.)表示以离散曲率进行积分构建的函数，
[0023][0024]式中，表示第i个离散点的曲率。
[0025]进一步地，步骤二四中采用B样条插值方法获得的k阶B样条插值曲线方程为：
[0026][0027]式中，n表示控制点个数；P
i
表示B样条控制点；N
i,k
(u)表示B样条的基函数，u表示节点矢量，u∈[0,1]。
[0028]进一步地，步骤二五中计算均方根误差作为插值曲线的误差，计算公式如下：
[0029][0030]式中，C(t
i
)表示未采样前的原始离散点集，P(t
i
)表示采样后插值得到的B样条离散点序列。
[0031]根据本专利技术的另一方面，提供一种基于自适应采样的太阳镜片轮廓处理装置，该装置包括：
[0032]原始轮廓点获取模块，用于采集原始镜片轮廓点数据，获取包含镜片轮廓多个离散点的离散点集；
[0033]采样轮廓点获取模块，用于结合弧长与曲率加权的方式，采用插值方法在多个离散点中进行采样，获取采样处理后的镜片轮廓点数据；所述插值方法为B样条插值方法；具
体包括：
[0034]轮廓点排序子模块，用于将多个离散点组成的曲线上曲率最大值对应的点作为起始点，将所述起始点之前的离散点依次放到所述离散点集的末尾，获取有序离散点集；
[0035]特征点计算子模块，用于计算有序离散点集特征点个数，以确定初始采样个数；
[0036]插值采样子模块，用于根据有序离散点集建立基于曲率与弧长加权的特征函数；并根据所述特征函数和初始采样个数，采用插值方法进行采样，获得插值曲线；
[0037]误差计算子模块，用于计算插值曲线的误差精度，且当所述误差精度大于预设误差精度时，增加特征点计算子模块中初始采样个数，以使插值采样子模块重新采样，并根据插值采样子模块输出的插值曲线重新计算其误差精度，直至误差精度小于或等于预设误差精度停止计算。
[0038]进一步地，所述采样轮廓点获取模块中采用3点确定圆弧的方法，将相邻3个离散点形成近似圆弧，求解离散点的曲率，设第i个离散点的坐标记为Q
i
，其对应的曲率半径记为r
i
：
[0039][0040]则离散点的曲率k
i
为：
[0041][0042]进一步地，所述特征点计算子模块中特征点确定的过程为：若任意一个离散点及其相邻点的曲率满足：k
i
>k
i
‑1且k
i
>k
i+1
，或者满足：k
i
<k
i...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应采样的太阳镜片轮廓处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采集原始镜片轮廓点数据，获取包含镜片轮廓多个离散点的离散点集；步骤二、结合弧长与曲率加权的方式，采用插值方法在多个离散点中进行采样，获取采样处理后的镜片轮廓点数据；具体步骤包括：步骤二一、将多个离散点组成的曲线上曲率最大值对应的点作为起始点，将所述起始点之前的离散点依次放到所述离散点集的末尾，获取有序离散点集；步骤二二、计算有序离散点集特征点个数，以确定初始采样个数；步骤二三、根据有序离散点集建立基于曲率与弧长加权的特征函数；步骤二四、根据所述特征函数和初始采样个数，采用插值方法进行采样，获得插值曲线；步骤二五、计算插值曲线的误差精度；步骤二六、当所述误差精度大于预设误差精度时，增加初始采样个数，并迭代循环执行步骤二四至步骤二五，直至误差精度小于或等于预设误差精度停止迭代循环，获得最终的插值曲线。2.根据权利要求1所述的一种基于自适应采样的太阳镜片轮廓处理方法，其特征在于，步骤二中采用3点确定圆弧的方法，将相邻3个离散点形成近似圆弧，求解离散点的曲率，设第i个离散点的坐标记为Q
i
，其对应的曲率半径记为r
i
：则离散点的曲率k
i
为：3.根据权利要求1或2所述的一种基于自适应采样的太阳镜片轮廓处理方法，其特征在于，步骤二二中特征点确定的过程为：若任意一个离散点及其相邻点的曲率满足：k
i
>k
i
‑1且k
i
>k
i+1
，或者满足：k
i
<k
i
‑1且k
i
<k
i+1
，则该离散点为特征点；其中，k
i
表示第i个离散点的曲率，k
i
‑1表示第i
‑
1个离散点的曲率，k
i+1
表示第i+1个离散点的曲率。4.根据权利要求3所述的一种基于自适应采样的太阳镜片轮廓处理方法，其特征在于，步骤二中所述插值方法为B样条插值方法；步骤二三中所述特征函数建立如下：式中，t
i
表示第i个离散点；M表示有序离散点集中所有离散点个数；ω1表示权重；l(.)表示离散点弧长；σ(.)表示以离散曲率进行积分构建的函数，式中，表示第i个离散点的曲率。5.根据权利要求4所述的一种基于自适应采样的太阳镜片轮廓处理方法，其特征在于，步骤二四中采用B样条插值方法获得的k阶B样条插值曲线方程为：
式中，n表示控制点个数；P
i
表示B样条控制点；N
i,k
(u)表示B样条的基函数，u表示节点矢量，u∈[0,1]。6.根据权利要求5所述的一种基于自适应采样的太阳镜片轮廓处理方法，其特征在于，步骤二五中计算均方根误差作为插值曲线的误差，计算公式如下：式中，C(t
i

【专利技术属性】
技术研发人员：范贤光，
申请(专利权)人：大智精创厦门科技有限公司，
类型：发明
国别省市：