一种基于峰谷分布映射数据库的粗糙表面重构方法及系统与流程

技术特征：
1.一种基于峰谷分布映射数据库的粗糙表面重构方法，其特征在于，包括：步骤1，测量待重构原始粗糙表面的轮廓离散点的高度序列记为{z
i
}，从所述序列高度中筛选识别出待重构原始粗糙表面的峰点序列{p
i
}和谷点序列{v
i
}作为描述粗糙表面微观形貌分布情况的特征点序列记为步骤2，将得到的前后相邻特征点高度及二者之间的间距记录保存为{d
i
}，得到粗糙表面特征点相邻高度间变化规律及间距分布情况；步骤3，采用区间划分方法对保存记录下的特征点的高度和间距数据加以分类并编码，保证每个区间内所包含的数据大小具有一定程度上的相似性，实现相同区间编号内的数据可以进行互相替换；步骤4，依据划分完成的数据区间对已知粗糙表面特征点相邻高度间变化规律及间距分布情况的编码化，更新前后特征点高度及间距三者之间关联信息，分别建立高度映射数据库和间距映射数据库；步骤5，选择原始表面中任意一点为初始点，判断所属高度区间编码，调用建立的高度映射数据库依据编码化的特征点高度变化规律得到下一特征点高度，同理已知前后两特征点高度区间编码调用间距映射数据库依据编码化的间距分布情况得到两点间距；步骤6，对所得两特征点高度及其间距进行线性插值从而得到一定长度的目标表面，多次循环调用数据库并插值，将累计的仿真表面长度与目标长度对比，得到指定长度的能精确反映微观形貌局部特征的目标表面。2.根据权利要求1所述的一种基于峰谷分布映射数据库的粗糙表面重构方法，其特征在于，步骤1中从所述序列高度中筛选识别出描述粗糙表面微观形貌分布情况的特征点具体包括以下步骤：(1)依据三点法从原始表面轮廓中提取峰点和谷点高度：p
i
＞z
i
‑1&p
i
＞z
i 1
v
i
＜z
i
‑1&v
i
＜z
i 1
式中z
i 1
和z
i
‑1为相邻特征点高度，当任一特征点高度高于其两侧相邻特征点时，将该点视为峰点，反之，低于其两侧相邻特征点时，视为谷点；(2)将得到的峰点和谷点按照其在原始表面高度序列中位置排列，得到特征点高度序列3.根据权利要求1所述的一种基于峰谷分布映射数据库的粗糙表面重构方法，其特征在于，步骤3中采用区间划分方法对保存记录下的特征点的高度和间距数据加以分类并编码以及将特征点相邻高度间变化规律及间距分布情况编码化具体包括以下步骤：(1)将全部已知特征点高度按照由低到高顺序排序，然后以最大值和最小值所夹高度差h为整体区间，将其均匀划分为a个子区间m1,m2,
…
,m
a
，满足：m1 m2 l m
a
＝h式中，h
jmax
和h
jmin
为子区间分隔上限和下限，每个子区间范围内包含一定数量的特征
点，特征点分布在每个子区间中的数量满足原始表面高度序列的概率密度函数；(2)将全部已知特征点间间距按照由低到高顺序排序，将间距做无量纲化处理并由最大值d
max
到最小值d
min
(通常为1)之间每个自然数划分为一个子区间d1,d2,
…
,d
b
，子区间个数b取决于原始序列中最大间距和最小间距之差，d
j
＝{d
i
＝j},j∈1,2,
…
b，b＝d
max
；(3)以区间名作为描述同质化高度和间距信息的编码，将相邻特征点高度和间距映射关系由数值映射转化为编码映射：m
front
→
m
rear
，m
front
m
rear
→
d
mid
式中m
front
m
rear
和d
mid
分别为前特征点高度区间、后特征点高度区间以及所夹间距区间。4.根据权利要求1所述的一种基于峰谷分布映射数据库的粗糙表面重构方法，其特征在于，步骤4中建立高度映射数据库和间距映射数据库具体包括以下步骤：(1)判断建立的数据库所应该具有的映射关系：依据随机过程理论，表面微观形貌具有随机性和无序性，前特征点所在的高度区间m
front
通常对应多个可能的后特征点高度区间m
rear
，属于一对多关系映射。同理，任一确定的高度区间组合通常也对应着多个可能间距区间d
mid
，属于一对多关系映射；(2)利用mysql关系型数据库管理系统，建立粗糙表面高度映射数据库：首先新建数据表tab_feature1，在表tab_feature1中创建属性前特征点高度区间f_interval和前特征点高度区间高度值f_value，分别代表前特征点高度区间编码m
front
和该编码对应的特征点高度值以f_interval为主键。然后新建数据表tab_feature2，在表tab_feature2中创建属性后特征点高度区间r_interval、后特征点高度区间高度值r_value以及f_interval，分别代表后特征点高度区间编码m
rear
和该编码对应的特征点高度值以r_value为主键同时以f_interval为外键与表tab_feature1中主键关联；(3)利用mysql关系型数据库管理系统，建立粗糙表面间距映射数据库：首先新建数据表tab_feature3，在表tab_feature3中创建属性两侧特征点高度区间对编码id_pair和两侧特征点高度区间对p_interval，分别代表两侧特征点高度区间对的数字序号id和该序号id对应的两侧特征点高度区间组合{[m
i
,m
j
],i,j∈1,2,
…
,a}，以id_pair为主键。然后新建数据表tab_feature4，在表tab_feature4中创建属性间距区间编码id_mid、特征点间距区间m_interval以及id_pair，分别代表tab_feature4中每行数据的id编码和该编码对应的特征点间距区间d
mid
，以id_mid为主键同时以id_pair为外键与表tab_feature3中主键关联。5.根据权利要求1所述的一种基于峰谷分布映射数据库的粗糙表面重构方法，其特征在于，步骤6中对两特征点高度及其间距进行线性插值从而得到一定长度的目标表面具体包括以下步骤：(1)设参与线性插值的两特征点坐标分别为(x1,z1)和(x1 d,z2)，两特征点间通过差值得到的中间点个数为d
‑
1；(2)以线性插值方法对中间点轮廓进行拟合：
式中，x表示中间点横坐标，z表示中间点对应高度。6.一种基于峰谷分布映射数据库的粗糙表面重构系统，其特征在于，包括：第一单元：特征点信息提取单元；测量待重构原始粗糙表面的轮廓离散点的高度序列记为{z
i
}，从所述序列高度中筛选识别出待重构原始粗糙表面的峰点序列{p
i
}和谷点序列{v
i
}作为描述粗糙表面微观形貌分布情况的特征点序列，记为将得到的前后相邻特征间距记录保存为{d
i
}；第二单元：特征点关系构建单元；从和{d
i
}中将特征点数据按照映射关系进行关联，得到粗糙表面特征点相邻高度间变化规律及间距分布情况，并采用区间划分方法对保存记录下的特征点的高度和间距数据加以分类并编码；第三单元：数据库构建单元；依据划分完成的数据区间对已知粗糙表面特征点相邻高度间变化规律及间距分布情况的编码化，更新前后特征点高度及间距三者之间关联信息，分别建立高度数据库和间距映射数据库；第四单元：目标表面重构单元；选择初始点并判断其所属高度区间编码，调用建立的高度映射数据库依据编码化的特征点高度变化规律得到下一特征点高度，同理已知前后两特征点高度区间编码调用间距映射数据库依据编码化的间距分布情况得到两点间距，对所得两特征点高度及其间距进行线性插值从而得到一定长度的目标表面，多次循环调用数据库并插值，将累计的仿真表面长度与目标长度对比，得到指定长度的能精确反映微观形貌局部特征的目标表面。

技术总结
本发明公开了一种基于峰谷分布映射数据库的粗糙表面重构方法及系统，以加强对粗糙表面微观形貌局部特征的拟合精度，提高对粗糙表面性能分析的准确性。首先对原始表面进行峰谷点特征识别；采用区间划分方法对特征点的高度和间距分布数据分类编码以保证其在每个区间内部的相似性；依据所划分区间更新高度对及间距之间关联信息，建立高度和间距映射数据库；依次调用建立的高度和间距映射数据库得到符合原始表面微观形貌关联规律的下一点高度和间距；对所得两特征点高度和间距进行线性插值得到部分目标表面。以加强对粗糙表面微观形貌局部特征的拟合精度，提高对粗糙表面性能分析的准确性，适用于多种加工表面。适用于多种加工表面。适用于多种加工表面。


技术研发人员：周炜 赵岱岩
受保护的技术使用者：湖南科技大学
技术研发日：2021.07.21
技术公布日：2021/10/26