【技术实现步骤摘要】
一种基于深度相机的螺旋桨几何参数非接触式测量方法
[0001]本专利技术涉及螺旋桨几何参数测量
，尤其涉及一种基于深度相机的螺旋桨几何参数非接触式测量方法
。
技术介绍
[0002]螺旋桨是船舶主推进系统的重要组成部分，其几何参数，如螺距
、
直径等，与螺旋桨的性能直接相关，是螺旋桨制造
、
修理后必检的项目
。
螺旋桨螺距
、
直径的传统测量方法是采用螺距规进行测量，测量螺旋桨螺距时，把桨平放在平整的地上，桨叶叶面朝上，随后将螺距规安装在桨毂的锥孔中，调整螺距规的中心线使其垂直桨毂端面，最后固紧在上面，旋转水平尺
、
移动测量杆便可测量桨叶的半径
、
型值点的高度
。
除此之外，还可以采用螺距三角板
、
专用螺距板
、
弦线挂重法等测量螺距
。
上述测量方法的缺点是：
(1)
测量工具必须安装在螺旋桨实体上，无法实现非接触式测量；
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种基于深度相机的螺旋桨几何参数非接触式测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1
：基于深度相机采集螺旋桨的不同角度的单帧点云数据；
S2
：对采集的螺旋桨的不同角度的单帧点云数据，先进行配准与融合处理，再进行去噪与平滑处理，得到初始模型；
S3
：从初始模型中提取出螺旋桨模型；
S4
：对于提取出的螺旋桨模型，识别其桨毂与桨叶，并计算所述螺旋桨模型的桨毂的几何中心，然后拟合桨平面，进而确定桨毂中心线；
S5
：基于世界坐标系对螺旋桨模型进行空间坐标转换，使桨毂中心线与世界坐标系的
z
轴重合，将桨平面与
z
轴的交点设为坐标原点，并取螺旋桨模型中任意一个桨叶的尖端与坐标原点的连线，使其在桨平面上的投影与世界坐标系的
x
轴重合，从而得到转换后的螺旋桨模型；
S6
：基于转换后的螺旋桨模型计算得到螺旋桨的若干个参数值，包括螺距
、
桨叶半径和型值点
。2.
根据权利要求1所述的基于深度相机的螺旋桨几何参数非接触式测量方法，其特征在于，
S2
中，对采集的螺旋桨的不同角度的单帧点云数据，先进行配准与融合处理，再进行去噪与平滑处理，得到初始模型，包括如下步骤：
S21
：利用内部形状签名特征
ISS
提取单帧点云的关键点，并采用非极大值抑制算法对关键点进行优化；
S22
：基于优化后的关键点，采用迭代最近点
ICP
算法对源点云与目标点云进行配准处理后，再将源点云与目标点云进行融合得到融合后的模型；
S23
：对源点云与目标点云融合后的模型进行去噪处理，即删除模型中的离散点，再对模型表面进行平滑处理，即对模型表面进行滤波处理，最终得到初始模型
。3.
根据权利要求2所述的基于深度相机的螺旋桨几何参数非接触式测量方法，其特征在于，
S3
中，从初始模型中提取出螺旋桨模型的方法为：
S31
：删除初始模型中的背景点云，即通过随机一致性
RANSAC
算法从初始模型中提取出平面并删除，所述平面包括地面和
/
或墙面和
/
或桌面；
S32
：删除平面后，再通过基于区域生长的点云分割法识别并删除初始模型中的离散点或离散点群，从而间接提取出螺旋桨模型
。4.
根据权利要求1所述的基于深度相机的螺旋桨几何参数非接触式测量方法，其特征在于，
S4
中，对于提取出的螺旋桨模型，识别其桨毂与桨叶，具体方法为：通过点云分割算法结合点云的法向和曲率特征，对提取的螺旋桨模型进行点云分割，根据点云的法向和曲率变化识别出模型的边缘，即螺旋桨的导边
、
随边
、
桨叶根部以及桨毂上下边缘，从而将点云分割成包括桨叶和桨毂的若干独立的点云集合；然后进行桨叶和桨毂的识别，计算螺旋桨模型的点云几何中心以及分割后的每个独立的点云集合的几何中心，对比分析每个独立的点云集合的几何中心至螺旋桨模型的点云几何中心的距离，其中距离螺旋桨模型的点云几何中心最近的点云集合为桨毂，其余部分为桨叶
。
5.
根据权利要求1所述的基于深度相机的螺旋桨几何参数非接触式测量方法，其特征在于，
S4
中，对于提取出的螺旋桨模型，识别其桨毂与桨叶，具体过程分为两步：首先粗略估算桨毂中心及桨叶的尖端：计算螺旋桨模型的点云几何中心作为桨毂的几何中心，其中分别为螺旋桨模型所有点的坐标在
x
轴
、y
轴
、z
轴方向的平均值，然后计算桨叶上距离螺旋桨模型的几何中心最远的点
O1`
，设
O1O1`
之间的距离为
R1，选取以
O1为圆心，
r1为半径的圆形区域，并删除所述圆形区域内的点，其中，
r1的取值范围为
0.5
‑
0.9R1，保留桨叶端部区域的点，并通过聚类分析算法将桨叶端部区域的点划分形成若干个独立的桨叶端部，然后计算每个桨叶端部里距离桨毂的几何中心
O1最远的点，即为每个桨叶的尖端，基于每个桨叶的尖端坐标计算修正桨毂的几何中心
O1得到修正后的桨毂的几何中心
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