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本发明提供了一种基于电场性 质的复杂曲面零件尺寸三维匹配检测方法，其中通过将两片待匹配点云定 义为具有一定电荷量的电子云，并通过计算两片电子云重心邻域内各点处 的电场强度获得转换矩阵，通过更新后的两片电子云对原点处产生的电势 差值来评价匹配的精度；实际测试表明，上述方案能够有效解决现有技术 对初始位置敏感、以及易陷入局部最优等关键问题。

本发明属于零件加工误差检测技术领域，并公开了一种基于电场性质的复杂曲面零件尺寸三维匹配检测方法，包括：对待测零件执行扫描测量获得测量点云，并将设计模型与测量模型统一到同一坐标系内；将两个点云定义于带电体电场，并赋予一定量的电荷；以坐标原点作为试探电荷，分别计算设计模型和扫描模型在试探电荷处的电势大小；通过计算两片电子云重心邻域内各点的电场强度，并根据奇异值分解求得刚体转换矩阵；以此更新测量电子云，并循环计算两片电子云在原点处的电势差，直至满足终止条件。通过本发明，能够有效解决现有匹配技术中对初始位置敏感、且易陷入局部最优的问题，该发明尤其适用于大规模深度图像的三维高精度匹配用途。

三维点云匹配技术在加工误差检测、逆向工程、模式识别以及医学图 像处理等领域有着广泛的应用。在加工误差检测应用领域，通常通过比较 测量模型与设计模型的匹配误差来确定加工误差。但由于待匹配的设计和 测量点云分别处在设计坐标系和测量坐标系内，所以需要对两片点云进行 坐标系的统一。此外，由于两片点云的初始位置未知，且待测模型多为结 构复杂的曲面零件(缺乏标准参考平面)，这些增加了匹配操作的复杂性。 现有的大多数误差检测方法所采取的核心算法为Besl等人于1992年提 出的ICP(Iterative Closest Point)算法，然而该算法对两片点云的初始位置 敏感，且存在易陷入局部最优的问题。当两片待测点云不能提供较好的初 始位置时，利用ICP算法将得到错误的匹配结果，从而直接影响到加工质 量的评价。因此，有必要提出一种新的适用性较广且对初始位置不敏感的 匹配方法。

华中科技大学（Huazhong University of Science and Technology），简称华中大、华科大 ，位于湖北省武汉市，是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”“985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0，是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地，为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

1、本发明中通过结合带电体自身的物理特性，把两片待匹配点云定义 为具有一定电荷量的电子云，并通过电场电势差来评价匹配效果，以此方 式无需进行两片点云对应点对的搜索，在实际操作中可显著降低运算数据 处理量，提高匹配效率；

 2、本发明中通过选取对电场强度矩阵进行奇异值分解来获得空间转换 矩阵，计算精度高，且重心邻域内点的个数可根据用户的不同需求进行调 节；

3、本匹配方法对两片点云的初始位置没有要求，能够有效解决现有技 术对初始位置不敏感、以及易陷入局部最优的问题，并且算法鲁棒性强；

 4、此外，该方法对各类复杂曲面结构的三维点云模型均可得到较高的 匹配精度，方法的通用性好，因而尤其适用于大型复杂曲面零件如航空发 动机叶片的高精度加工质量匹配检测用途。

本专利成果采用技术转让，技术入股，技术合作等成果转化方式，希望进一步实现该专利的有益效果，有兴趣皆可面议。