柔性材料激光加工对象图样与模板之间变形的匹配算法研究.pdfVIP

摘要

摘要

随着激光加工技术的不断发展，其在处理材料种类上的适用范围也在不断扩

大。然而，当前的激光加工技术在应对柔性材料时，常常面临着柔性材料激光加工

中待加工材料上的图样与模板之间存在变形的问题，从而影响激光加工的顺利进

行。

针对柔性材料激光加工对象图样与模板之间存在变形的问题，设计了整体研

究方案。首先，对柔性材料激光加工对象图样与模板进行了粗匹配方法研究，从而

确定图样与模板的大致位置和基本对应关系。在基于形状的模板匹配算法基础上，

构建多尺度和多角度的模板库，增强了粗匹配方法在面对待加工柔性材料图样缩

放和旋转时的鲁棒性。同时，本文融合了图像金字塔，通过图像金字塔的层级结构

提高了粗匹配的效率。

其次，对柔性材料激光加工对象图样与模板进行了特征点匹配方法的研究。在

尺度不变特征变换算法基础上筛选特征点，提高了特征点匹配的准确性和效率。与

此同时，本文结合了尺度不变特征变换与颜色特征，通过多特征融合，提高了算法

的准确性和鲁棒性。

再次，对柔性材料激光加工的模板进行变形配准方法研究。通过将柔性材料激

光加工模板划分为多个局部区域再进行薄板样条插值变形，然后整合这些局部区

域，实现模板的变形配准。

最后，将上述的方法进行实验验证，实验结果表明该算法较传统匹配算法明显

提高了匹配的成功率，算法在定位和识别图像中表现出色。

在本研究中提出了一种新的方法，来解决激光加工中待加工的柔性材料上的

图样与模板之间变形的问题。该算法由三个核心部分组成，首先是柔性材料激光加

工对象图样与模板之间的粗匹配，用来确定二者的大致位置和基本对应关系；其次

是柔性材料激光加工对象图样与模板之间的特征点匹配，将粗匹配和后续的模板

变形阶段所获得的信息有效传递，起到衔接作用；最后是柔性材料激光加工模板的

非刚性图像变形，使模板适应待加工材料上图样的实际变形，提高柔性材料激光加

工对象图样与模板之间变形的适应性。

关键词：匹配算法，模板匹配，激光加工，柔性材料

I

ABSTRACT

ABSTRACT

Withthecontinuousdevelopmentoflaserprocessingtechnology,itsapplicabilityin

therangeofmaterialstreatedisalsoexpanding.However,currentlaserprocessing

technologiesoftenencounterissueswhendealingwithflexiblematerials,specificallythe

problemofdeformationbetweenthepatternonthematerialtobeprocessedandthe

template,whichcanaffectthesmoothprogressoflaserprocessing.

Inresponsetothedeformationchallengesbetweenthepatternsonflexiblematerial

objectsandtemplatesinlaserprocessing,acomprehensiveresearchplanwasdevised.

Firstly,athesiswasconductedoncoarsematchingmethodsforpatternsandtemplatesin

flexiblemateriallaserprocessing,aimingtoestablishtheapproximatepositionandbasic

correspondencebetweenthem.Buildingupon