CN103177254A - 量测元素提取系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种量测元素提取方法，该方法包括：根据要提取的量测元素在元素提取界面上选择一个点，并选中与该量测元素相关的曲面；计算所选择的点与该曲面的轮廓线间的最小距离；将该最小距离与一个预设的第一公差进行比较，以识别要提取的量测元素为所述曲面还是该曲面的轮廓线，及根据该量测元素的点集识别出该量测元素的量测类型；根据上述识别出的量测元素的量测类型及量测元素的属性参数在量测元素上抽样取点；输出上述抽样所提取的点。本发明还提供一种量测元素提取系统。利用本发明可快速地从工件的设计图档上提取出需要的量测元素。

Description

量测元素提取系统及方法

技术领域

本发明涉及一种量测系统及方法，尤其涉及一种量测元素提取系统及方法。

背景技术

在图形设计处理软件中进行量测操作时，简易便捷地对量测元素进行量测才能顺应用户的需求，这也是设计者一直都在不懈追求的目标。

然而，在当今的图形设计处理软件中，若要进行量测操作，操作方法都大同小异，操作步骤过于繁琐，其缺点主要体现在以下三个方面：（1）量测范围需用户自行确定，例如，在对曲面的轮廓线（线段、圆）进行量测操作时，为了使量测结果尽可能准确，用户需非常谨慎地沿轮廓线的边缘踩点，才会使得拟合结果更接近目标量测元素，这不但加重了用户操作的负担，而且量测结果也不够精确；（2）每次所需的量测数据（即点集）需用户一个个手动采集，使得操作过程变得相当繁琐，且需要耗费大量的时间，极大地影响了量测效率；（3）系统不能自动识别量测元素类型，这又进一步加重了用户的操作负担，而且一旦选错了量测类型，用户又得重新进行手动踩点，这给用户造成了很大的困扰。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种量测元素提取系统，可快速地从工件的设计图档上提取出需要的量测元素，以便于量测。

还有必要提供一种量测元素提取方法，可快速地从工件的设计图档上提取出需要的量测元素，以便于量测。

一种量测元素提取系统，该系统包括：选取模块，用于根据要提取的量测元素在元素提取界面上选择一个点，并选中与该量测元素相关的曲面；计算模块，用于计算所选择的点与该曲面的轮廓线间的最小距离；识别模块，用于将该最小距离与一个预设的第一公差进行比较，以识别要提取的量测元素为所述曲面还是该曲面的轮廓线，及根据该量测元素的点集识别出该量测元素的量测类型；提取模块，用于根据上述识别出的量测元素的量测类型及量测元素的属性参数在量测元素上抽样取点；及输出模块，用于输出上述抽样所提取的点。

一种量测元素提取方法，该方法包括：选取步骤，根据要提取的量测元素在元素提取界面上选择一个点，并选中与该量测元素相关的曲面；计算步骤，计算所选择的点与该曲面的轮廓线间的最小距离；识别步骤，将该最小距离与一个预设的第一公差进行比较，以识别要提取的量测元素为所述曲面还是该曲面的轮廓线，及根据该量测元素的点集识别出该量测元素的量测类型；提取步骤，根据上述识别出的量测元素的量测类型及量测元素的属性参数在量测元素上抽样取点；及输出步骤，输出上述抽样所提取的点。

相较于现有技术，所述的量测元素提取系统及方法，可快速地从工件的设计图档上提取出需要的量测元素，以便于量测，其简化了量测过程，减轻了用户的量测负担。

附图说明

图1是本发明较佳实施例中的量测元素提取系统的运行环境示意图。

图2是本发明较佳实施例中的量测元素提取方法的作业流程图。

图3举例说明在元素提取界面上选择一个点并选中曲面的示意图。

图4是图2步骤S9中识别曲面的量测类型的具体作业流程图。

图5为曲面识别的一个示例图。

图6是图2步骤S13中识别曲面的轮廓线的量测类型的具体作业流程图。

图7为曲面的轮廓线识别的一个示例图。

图8、图9和图10举例说明抽样取点的示意图。

主要元件符号说明

电子装置	100
		量测元素提取系统	1
存储设备	2
		处理器	3
显示设备	4
		选取模块	10
计算模块	12
		识别模块	14
提取模块	16
		输出模块	18

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

如图1所示，是本发明较佳实施例中的量测元素提取系统的运行环境示意图。该量测元素提取系统1运行于一台电子装置100中，该电子装置100包括存储设备2、至少一个处理器3和一台显示设备4。

在本实施例中，所述量测元素提取系统1以软件程序或指令的形式安装在存储设备2中，并由处理器3执行。该量测元素提取系统1可根据用户从工件的设计图档中点选的曲面及选中的点来识别用户要提取的量测元素，并识别出该量测元素的量测类型，及根据量测元素的量测类型及相关属性参数提取出该量测元素。为了快速地提取出该量测元素进行量测，本实施例可通过抽样取点的方式从识别出量测类型的量测元素上提取出若干个特征点进行量测。该若干个特征点的提取规则可提前进行设置。

所述显示设备4用于显示所述设计图档及设计图档中组成所述工件的各量测元素。本实施例中，该显示设备4还用于提供一个元素提取界面，用户可于该元素提取界面上根据要提取出的量测元素选取一点及选取与该量测元素相关的曲面，如图3所示，点O为用户选取的点，阴影部分为用户选取的曲面。在本实施例中，所述量测元素可以为曲面，也可以为该曲面的轮廓线，每个量测元素对应一个点集，如曲面的点集或轮廓线的点集，该点集即构成该曲面或轮廓线的点云集合，与该点集相关联的还有作为量测元素的曲面及其轮廓线的属性参数。所述点集、曲面及其轮廓线的属性参数以属性文件的形式存在所述存储设备2中，与上述设计图档关联。

另外，在该元素提取界面上，还可以显示上述提取出的若干个特征点。

所述量测元素提取系统1包括选取模块10、计算模块12、识别模块14、提取模块16及输出模块18。本发明所称的模块是完成一特定功能的计算机程序段，比程序更适合于描述软件在计算机中的执行过程，因此在本发明以下对软件描述都以模块描述。该量测元素提取系统1中各模块的功能将在图2至图10中进行详细描述。

如图2所示，是本发明较佳实施例中的量测元素提取方法的作业流程图。

步骤S1，在显示设备4所提供的元素提取界面上，选取模块10接收用户根据要提取出的量测元素所选择的点，如图3中的点O，并选中与该量测元素相关的曲面，如图3中的阴影部分。

步骤S3，计算模块12计算所选择的点与所选中的曲面的轮廓线间的最小距离。具体而言，计算模块12计算所选择的点与所述曲面的每个轮廓线间的距离，以找出最小距离，如图3所示，计算模块12找出所选择的点O距离阴影部分所示曲面的轮廓线L最近，即点O与轮廓线L间的距离d为所述最小距离。

步骤S5，识别模块14将该最小距离d与一个预设的第一公差t进行比较，以识别要提取的量测元素为所述曲面还是所述曲面的轮廓线。该第一公差t为元素提取界面上所选择的点到要提取出的量测元素的最短距离。本实施例中，该第一公差t默认为元素提取界面上所选择的点到轮廓线的最短距离。具体而言，若用户需要提取一个曲面的轮廓线，则用户需要在元素提取界面上点取该轮廓线，由于误差，用户可能无法完全点选该轮廓线，而是点取了该轮廓线附近的某个点，所述第一公差t即是该误差的一个极限值。

本实施例中，若上述最小距离d大于所述第一公差t，则流程进入步骤S7。若上述最小距离d小于或等于所述第一公差t，则流程进入步骤S11。

步骤S7，所述识别模块14识别出要提取出的量测元素为所述曲面，并于步骤S9中识别出该曲面的量测类型，如识别出该曲面为平面、圆、圆柱还是圆锥等。具体的识别方法将在图4中进行详细描述。

步骤S11，所述识别模块14识别出要提取出的量测元素为所述曲面的轮廓线，并于步骤S13中识别出该轮廓线的量测类型，即识别出该轮廓线为线段、圆还是圆弧。具体的识别方法将在图6中进行详细描述。

步骤S15，提取模块16根据上述识别出的量测元素的量测类型及量测元素的属性参数在量测元素上抽样取点。本实施例中，该抽样取点的规则可提前在元素提取界面上进行设置，如从所述轮廓线对应的点集中每隔多少个点提取一个点，如图8所示，为线段抽样取点的示例图，如9所示为圆弧抽样取点的示例图，如图10为圆柱抽样取点的示例图。在图8、图9和图10中，箭头与线或面的交点即为所提取的点，所提取的点均匀排列。

步骤S17，输出模块18输出上述抽样所提取的点于显示设备4上。

如图4所示，是图2步骤S9中识别曲面的量测类型的具体作业流程图。

步骤S400，所述识别模块14从所述曲面的点集中提取出多个主要特征点。在本实施例中，该多个主要特征点可完整地勾勒出所述曲面。所述识别模块14将该提取的特征点拟合成一个平面，如图5所示，在未知所述曲面是圆柱的情况下，识别模块14将该曲面拟合成一个平面，并计算所述曲面的点集中各点与该平面间的距离值d1。

步骤S402，识别模块14将该各距离值d1与一个预设的第二公差t1进行比较，判断所计算出的各距离值d1中是否有一个距离值d1大于该预设的第二公差t1。本实施例中，该第二公差t1为拟合精度。

若所述距离值d1均小于或等于该第二公差t1，则于步骤S404中判定所述曲面的量测类型为平面。若上述计算出的距离值d1中有一个距离值大于该第二公差t1，流程则进入步骤S406。

步骤S406，将步骤S400中提取的特征点拟合成一个球，计算所述曲面的点集中各点与该球的球面间的距离值d2，并于步骤S408中判断所计算出的各距离值d2中是否有一个距离值d2大于所述第二公差t1。

若所计算出的各距离值d2均小于或等于所述第二公差t1，则于步骤S410中判定所述曲面的量测类型为球。若所计算出的距离值d2中有一个距离值大于所述第二公差t1，流程则进入步骤S412。

步骤S402，将步骤S400中提取的特征点拟合成一个圆柱，计算所述曲面的点集中各点与该圆柱的柱面间的距离值d3，并于步骤S414中判断所计算出的各距离值d3中是否有一个距离值大于所述第二公差t1。

若所计算出的各距离值d3均小于或等于所述第二公差t1，则于步骤S416中判定所述曲面的量测类型为圆柱。若所计算出的各距离值d3中有一个距离值大于所述第二公差t1，流程则进入步骤S418。

步骤S418，将步骤S400中提取的特征点拟合成一个圆锥，计算所述曲面的点集中各点与该圆锥的锥面间的距离值d4，并于步骤S420中判断各距离值d4中是否有一个距离值大于所述第二公差t1。

若所计算出的距离值d4均小于或等于所述第二公差t1，则于步骤S422中判定所述曲面的量测类型为圆锥。若所计算出的各距离值d4中有一个距离值大于所述第二公差t1，流程则进入步骤S424。

在此需说明的是，步骤S400至步骤S422间进行平面、圆、球、圆柱和圆锥拟合的步骤可以互换顺序。

步骤S424，所述识别模块14判定所述曲面的量测类型为点。即所述曲面不成立，实质为点。

如图6所示，是图2步骤S13中识别曲面的轮廓线的量测类型的具体作业流程图。在此需提前说明的是，下述第三公差t2指能将寻找到的轮廓点拟合成圆或圆弧的拟合精度。

步骤S600，识别模块14获取图2步骤S3中所述最小距离对应的轮廓线中的线段L及该线段对应的两个端点p1和p2，该两个端点实际上就是所述轮廓线的轮廓点中的某两个轮廓点。于该步骤S600中，识别模块14还按照顺时针方向从所述轮廓线上寻找下一个轮廓点p3（如图7所示），将获取的轮廓点p1、p2和p3拟合成一个圆，并计算线段p1p3的中点与所述圆的圆面间的距离值c1。

步骤S602，识别模块14判断上述计算出的距离值c1是否小于一个第三公差t2。若该距离值c1大于或等于该第三公差t2，则于步骤S604中判定该轮廓线的量测类型为线段。若该距离值c1小于该第三公差t2，流程则进入步骤S606。

步骤S606，按顺时针方向继续寻找下一个轮廓点pn，将获取的轮廓点p1、p2、p3 … pn这n个轮廓点拟合成一个圆，计算由拟合成所述圆的第一个轮廓点p1和最后一个轮廓点pn所构成的线段的中点到该圆的圆面间的距离值c2，并于步骤S608中判断该距离值c2是否小于所述第三公差t2。

例如，假设所述n等于4，识别模块14则将轮廓点p1、p2、p3和p4拟合成圆，并计算线段p1p4的中点到该圆的圆面间的距离值。假设所述n等于5，识别模块14则将轮廓点p1、p2、p3、p4和p5拟合成圆，并计算线段p1p5的中点到该圆的圆面间的距离值。

若该距离值c2小于所述第三公差t2，则返回步骤S606中继续按顺时针方向寻点。

若该距离值c2大于或等于所述第三公差t2，则于步骤S610中判断上述轮廓点p1和步骤S606中寻找到的最后一个轮廓点pn是否为同一个点。

若判断结果为是，则于步骤S612中判定所述轮廓线对应的量测类型为圆。若判断结果为否，则于步骤S614中判定该轮廓线对应的量测类型为圆弧，该圆弧的一个端点是所述轮廓点p1，另一个端点可通过步骤S616至步骤S620找到。

步骤S616，识别模块14按照逆时针方向从所述轮廓线上寻找轮廓点p1后的下一个轮廓点pn’，将轮廓点p2、p1 … pn’这n个轮廓点拟合圆，计算由拟合成该圆的第一个轮廓点p2和最后一个轮廓点pn’所构成的线段的中点到该圆的圆面间的距离值c3，并于步骤S618中判断该距离值c3是否小于所述第三公差t2。具体寻点的方法同步骤S606。

若该距离值c3小于所述第三公差t2，则返回步骤S616继续按逆时针方向寻点。

若所述距离值c3大于或等于所述第三公差t2，则于步骤S620中以步骤S616中寻找到的最后一个轮廓点pn’为上述圆弧的另一个端点。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。例如，将此方法应用于在清晰的边界线上寻找边界点。

Claims (8)

1.一种量测元素提取方法，其特征在于，该方法包括：

选取步骤，根据要提取的量测元素在元素提取界面上选择一个点，并选中与该量测元素相关的曲面；

计算步骤，计算所选择的点与该曲面的轮廓线间的最小距离；

识别步骤，将该最小距离与一个预设的第一公差进行比较，以识别要提取的量测元素为所述曲面还是所述曲面的轮廓线，及根据该量测元素的点集识别出该量测元素的量测类型；

提取步骤，根据上述识别出的量测元素的量测类型及量测元素的属性参数在量测元素上抽样取点；及

输出步骤，输出上述抽样所提取的点。

2.如权利要求1所述的量测元素提取方法，其特征在于，所述识别步骤中识别要提取的量测元素为所述曲面还是所述曲面的轮廓线的步骤包括：

当该最小距离大于所述第一公差时，识别出要提取的量测元素为所述曲面，该第一公差t默认为元素提取界面上所选择的点到轮廓线的最短距离；或

当该最小距离小于或等于所述第一公差时，识别出要提取的量测元素为所述曲面的轮廓线。

3.如权利要求2所述的量测元素提取方法，其特征在于，当识别步骤中识别出要提取的量测元素为所述曲面时，所述根据该量测元素的点集识别出该量测元素的量测类型的步骤包括：

a1.从该曲面的点集中提取出多个主要特征点；

b1.将步骤a1中提取的点拟合成一个平面，并计算该曲面的点集中各点与该平面间的距离值；

c1.当步骤b1中计算出的各距离值均小于或等于一个预设的第二公差时，判定该曲面的量测类型为平面，其中，该第二公差为拟合精度；或

d1.当步骤b1中计算出的距离值中有一个距离值大于所述第二公差时，将步骤a1中提取的点拟合成一个球，并计算所述曲面的点集中各点与该球的球面间的距离值；

e1.当步骤d1中计算出的各距离值均小于或等于所述第二公差时，判定该曲面的量测类型为球；或

f1.当步骤d1中计算出的距离值中有一个距离值大于所述第二公差时，将步骤a1中提取的点拟合成一个圆柱，并计算所述曲面的点集中各点与该圆柱的柱面间的距离值；

g1.当步骤f1中计算出的各距离值均小于或等于所述第二公差时，判定该曲面的量测类型为圆柱；或

h1.当步骤f1中计算出的距离值中有一个距离值大于所述第二公差时，将步骤a1中提取的点拟合成一个圆锥，并计算所述曲面的点集中各点与该圆锥的锥面间的距离值；

i1.当步骤h1中计算出的距离值均小于或等于所述第二公差时，判定该曲面的量测类型为圆锥；或

j1.当步骤h1中计算出的距离值中有一个距离值大于所述第二公差时，判定该曲面的量测类型为点。

4.如权利要求2所述的量测元素提取方法，其特征在于，当识别步骤中识别出要提取的量测元素为所述曲面的轮廓线时，所述根据该量测元素的点集识别出该量测元素的量测类型的步骤包括：

a2.获取上述计算步骤中所述最小距离对应的轮廓线中的线段及该线段对应的两个轮廓点p1和p2；

b2.按顺时针从该曲面的轮廓线中寻找下一个轮廓点p3；

c2.将获取的轮廓点p1、p2和p3拟合成一个圆，并计算线段p1p3的中点与所述圆的圆面间的距离值d；

d2.当上述计算出的距离值d小于所述第三公差时，判定所述轮廓线对应的量测类型为线段，或当上述计算出的距离值d大于或等于所述第三公差时，进入步骤e2；

e2.按顺时针方向继续寻找下一个轮廓点pn，并将获取的n个轮廓点p1、p2、p3…pn拟合成一个圆；

f2.计算由拟合成所述圆的第一个轮廓点p1和寻找到的下一个轮廓点pn所构成的线段的中点到该圆的圆面间的距离值；

g2.当步骤f2中计算出的距离值小于所述第三公差时，执行步骤e2至步骤g2直到步骤f2中计算出的距离值大于或等于所述第三公差；

h2.当所述轮廓点p1和步骤g2中寻找到的最后一个轮廓点为同一个点时，判定所述轮廓线对应的量测类型为圆；或

i2.当步骤f2中计算出的距离值大于或等于所述第三公差，而所述轮廓点p1和步骤g2中寻找到的最后一个轮廓点不是同一个点时，判定该轮廓线对应的量测类型为圆弧；

j2.按逆时针方向从该曲面的轮廓线中寻找下一个轮廓点pn’，将该n个轮廓点p2、p1…pn’拟合成圆，并计算由拟合成该圆的第一个轮廓点p2和寻找到的下一个轮廓点pn’所构成的线段的中点到该圆的圆面间的距离值；

k2.当步骤j2中的距离值小于所述第三公差时，执行步骤j2至步骤k2直到步骤j2中的距离值大于或等于所述第三公差；及

l2.以步骤k2中寻找到的最后一个轮廓点pn’为上述圆弧的另一个端点。

5.一种量测元素提取系统，其特征在于，该系统包括：

选取模块，用于根据要提取的量测元素在元素提取界面上选择一个点，并选中与该量测元素相关的曲面；

计算模块，用于计算所选择的点与该曲面的轮廓线间的最小距离；

识别模块，用于将该最小距离与一个预设的第一公差进行比较，以识别要提取的量测元素为所述曲面还是该曲面的轮廓线，及根据该量测元素的点集识别出该量测元素的量测类型；

提取模块，用于根据上述识别出的量测元素的量测类型及量测元素的属性参数在量测元素上抽样取点；及

输出模块，用于输出上述抽样所提取的点。

6.如权利要求5所述的量测元素提取系统，其特征在于，所述识别模块通过以下步骤识别要提取的量测元素为所述曲面还是所述曲面的轮廓线：

当该最小距离大于所述第一公差时，识别出要提取的量测元素为所述曲面；或

当该最小距离小于或等于所述第一公差时，识别出要提取的量测元素为所述曲面的轮廓线。

7.如权利要求6所述的量测元素提取系统，其特征在于，当所述识别模块识别出要提取的量测元素为所述曲面时，该识别模块通过以下步骤识别出该量测元素的量测类型：

a1.从该曲面的点集中提取出多个主要特征点；

b1.将步骤a1中提取的点拟合成一个平面，并计算该曲面的点集中各点与该平面间的距离值；

c1.当步骤b1中计算出的各距离值均小于或等于一个预设的第二公差时，判定该曲面的量测类型为平面；或

d1.当步骤b1中计算出的距离值中有一个距离值大于所述第二公差时，将步骤a1中提取的点拟合成一个球，并计算所述曲面的点集中各点与该球的球面间的距离值；

e1.当步骤d1中计算出的各距离值均小于或等于所述第二公差时，判定该曲面的量测类型为球；或

f1.当步骤d1中计算出的距离值中有一个距离值大于所述第二公差时，将步骤a1中提取的点拟合成一个圆柱，并计算所述曲面的点集中各点与该圆柱的柱面间的距离值；

g1.当步骤f1中计算出的各距离值均小于或等于所述第二公差时，判定该曲面的量测类型为圆柱；或

h1.当步骤f1中计算出的距离值中有一个距离值大于所述第二公差时，将步骤a1中提取的点拟合成一个圆锥，并计算所述曲面的点集中各点与该圆锥的锥面间的距离值；

i1.当步骤h1中计算出的距离值均小于或等于所述第二公差时，判定该曲面的量测类型为圆锥；或

j1.当步骤h1中计算出的距离值中有一个距离值大于所述第二公差时，判定该曲面的量测类型为点。

8.如权利要求6所述的量测元素提取系统，其特征在于，当所述识别模块识别出要提取的量测元素为所述曲面的轮廓线时，该识别模块通过以下步骤识别出该量测元素的量测类型：

a2.获取上述计算步骤中所述最小距离对应的轮廓线中的线段及该线段对应的两个轮廓点p1和p2；

b2.按顺时针从该曲面的轮廓线中寻找下一个轮廓点p3；

c2.将获取的轮廓点p1、p2和p3拟合成一个圆，并计算线段p1p3的中点与所述圆的圆面间的距离值d；

d2.当上述计算出的距离值d小于所述第三公差时，判定所述轮廓线对应的量测类型为线段，或当上述计算出的距离值d大于或等于所述第三公差时，进入步骤e2；

e2.按顺时针方向继续寻找下一个轮廓点pn，并将获取的n个轮廓点p1、p2、p3…pn拟合成一个圆；

f2.计算由拟合成所述圆的第一个轮廓点p1和寻找到的下一个轮廓点pn所构成的线段的中点到该圆的圆面间的距离值；

g2.当步骤f2中计算出的距离值小于所述第三公差时，执行步骤e2至步骤g2直到步骤f2中计算出的距离值大于或等于所述第三公差；

h2.当所述轮廓点p1和步骤g2中寻找到的最后一个轮廓点为同一个点时，判定所述轮廓线对应的量测类型为圆；或

i2.当步骤f2中计算出的距离值大于或等于所述第三公差，而所述轮廓点p1和步骤g2中寻找到的最后一个轮廓点不是同一个点时，判定该轮廓线对应的量测类型为圆弧；

j2.按逆时针方向从该曲面的轮廓线中寻找下一个轮廓点pn’，将该n个轮廓点p2、p1…pn’拟合成圆，并计算由拟合成该圆的第一个轮廓点p2和寻找到的下一个轮廓点pn’所构成的线段的中点到该圆的圆面间的距离值；

k2.当步骤j2中的距离值小于所述第三公差时，执行步骤j2至步骤k2直到步骤j2中的距离值大于或等于所述第三公差；及

l2.以步骤k2中寻找到的最后一个轮廓点pn’为上述圆弧的另一个端点。

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