(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 202210632796.7 (22)申请日 2022.06.06 (71)申请人 上海工程 技术大学 地址 201620 上海市松江区龙腾路3 33号 (72)发明人 崔晨阳　方宇　王明红　杨皓　 杨蕴杰　李皓宇　 (74)专利代理 机构 上海唯智赢专利代理事务所 (普通合伙) 31293 专利代理师 姜晓艳 (51)Int.Cl. G01B 11/14(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 17/18(2006.01) G06T 5/40(2006.01) G06T 5/00(2006.01)G06V 10/762(2022.01) (54)发明名称 一种球面 栅极组件间距的测量方法 (57)摘要 本发明公开了一种球面栅极组件间距的测 量方法， 利用密度搜索法区分点 云数据中的边缘 点和非边缘点， 获取边缘点集合E， 再利用聚类分 析法对边缘点集合E进行分类， 获取聚类簇集合 C； 利用最大距离分析法， 根据任意两点之间的距 离情况获取每个聚类簇Cl内部点的最大距离分 布情况， 利用非参数估计 法对基于最大距离分布 情况拟合得到的概率密度函数进行优化获得最 优的区间宽度， 进而提取最大距离分布中的特征 点， 以此组成的区域即为稳定区域， 然后对所述 稳定区域进行圆孔识别； 利用协方差矩阵对各个 稳定区域中的圆孔进行上下层圆孔区分， 获取上 层圆孔的圆心集， 再利用坐标变换找到与上层圆 孔的圆心集对应的下层圆孔的圆心集， 完成栅极 组件的间矩测量。 权利要求书3页 说明书11页 附图5页 CN 115112032 A 2022.09.27 CN 115112032 A 1.一种球面 栅极组件间距的测量方法， 其特 征在于包括以下步骤： 步骤一、 获取栅极组件的点云数据并进行 预处理， 去除噪声点； 步骤二、 利用密度搜索法， 区分点云数据中的边缘点和非边缘点， 获取边缘点集合E， 再 利用聚类分析法对边缘点集合E进行分类， 获取聚类簇集合C＝{Cl|Cl,l＝1,2,3, …,m}， Cl 表示第l个聚类簇； 步骤三、 利用最大距离分析法， 根据任 意两点之间的距 离情况获取每个聚类簇Cl内部点 的最大距离 分布情况， 利用非参数估计法对基于最大距离 分布情况拟合得到的概率密度函 数进行优化， 获得最优的区间宽度， 进而提取最大距离 分布中的特征点， 以此 组成的区域即 为稳定区域， 然后对所述稳定区域进行圆孔识别； 步骤四、 利用协方差矩阵对各个稳定区域中的圆孔进行上下层圆孔区分， 获取上层圆 孔的圆心集， 再利用坐标变换找到与上层圆孔的圆心集对应的下层圆孔的圆心集， 从而完 成栅极组件的间矩测量。 2.根据权利要求1所述的球面栅极组件间距的测量方法， 其特征在于最大距离分析法 包括以下步骤： 设所述聚类簇Cl中有n个点， |pi(Cl)‑pj(Cl)|表示点pi(Cl)与点pj(Cl)之间的距离， 其中 pi(Cl)、 pj(Cl)分别表示聚类簇 Cl中的第i、 j个点， 步骤①、 建立聚类簇Cl对应的距离矩阵P， 计算距离矩阵P的无穷 范数也就是求取距离矩 阵P中各个元 素的最大值即最大距离； 步骤②、 将最大距离提取出来保存在集合MaxD中， 同时将最大距离对应的两个点pi (Cl)、 pj(Cl)分别保存在集合A和B中， 建立点和最大距离对应关系f(A,B) →MaxD， 然后将最 大距离对应的点从聚类簇 Cl中剔除； 步骤③、 重复步骤 ①‑②， 直到点个数小于二时， 完成最大距离提取， 从而获取聚类簇Cl 内部点的距离分布情况。 3.根据权利要求2所述的球面栅极组件间距的测量方法， 其特征在于非参数估计法包 括以下步骤： 步骤⑴、 记集合MaxD中的元素为d1， d2…dn*， 使用集合MaxD中的元素为样本数据建立密 度直方图； 步骤⑵、 通过拟合建立 概率密度函数 为了使样本数据分布的整体概率为1， 对密度直方图进行整体归一化处理， 设所述密度 直方图的分布区间均为Bk*＝[tk*,tk*+1]， 且对于所有k*而言， h＝tk*+1‑tk*表示区间宽度， vk* 表示分布区间Bk*的概率函数即分布区间Bk*内堆叠点的个数， 则单个最大距离d的概率密度 权重应为1/(h  n*)， 对应拟合得到概 率密度函数 为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115112032 A 2步骤⑶、 建立误差函数Err(d)， 以所述误差函数作为优化标准对概率密度函数进行非 参数优化， 计算获得区间宽度h的最优解h *； 由于每一个样本数据仅可存在于一个分布区间Bk*中， 则分布区间Bk*的概率函数vk*满 足二项分布， 设pk为分布区间Bk*的概率， 即： 所以可得概率密度函数 在分布区间Bk*上的方差和偏差为： 则对应的误差函数 其中， y表示实际的概 率密度函数， 当误差函数Err(d)最小时， 即可获得区间宽度h的最优解h*的值， 从而完成非参数估计 的优化过程。 4.根据权利要求3所述的球面栅极组件 间距的测量方法， 其特征在于： 依据所述最优解 h*， 重新计算概率密度函数， 进而能够计算出每个样本数据对应的概率密度， 再将大于概率 密度阈值的样本数据提取出来， 然后将提取出的样本数据对应的点从集合A和B中提取出来 即为特征点， 获得对应的稳定区间。 5.根据权利要求4所述的球面栅极组件 间距的测量方法， 其特征在于： 记所述特征点为 qi(MaxD)， 共N个， 利用如下 方程式计算所有特 征点对应的中心Ol(xl,yl,zl)， 然后， 利用如下方程式， 计算聚类簇Cl中的各个点到中心Ol(xl,yl,zl)的均值和方差， 进 而判定所述稳定区域是否符合圆孔特 征即当J为1时， 识别为圆孔特 征。 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115112032 A 3