申请/专利权人：太原理工大学

申请日：2021-09-30

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN113793369B

主分类号：G06T7/30

分类号：G06T7/30

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2021.12.31#实质审查的生效;2021.12.14#公开

摘要：本发明属于复杂自由曲面点云数据配准技术领域，在三维高精度自动配准领域中，已有的改进算法在一定程度、一定条件下拓宽原始ICP算法的性能，但初始位置对算法收敛的影响、对应关系的搜索及计算仍是该类算法的瓶颈问题；本发明提供一种复杂自由曲面迭代双向法线投影配准方法，在粗配准环节基于数据自身的固有几何特征给出不同的粗配准实现算法。精确配准方法建立在经典的ICP算法框架之上，针对对应关系的建立、伪对应点对的剔除，对ICP算法进行改进，本发明能够更大程度利用隐含的特征信息，配准精度高，且所提供的粗配准方法能够满足不同情况下对初值的需求。

主权项：1.一种复杂自由曲面迭代双向法线投影配准方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：点集P1和点集P2的粗配准：计算点集P1和点集P2中每个数据点的曲率信息CurQi和法向夹角信息angQi；生成点集P1和点集P2中每个数据点的包含曲率信息、法向夹角信息的内蕴特征描述符feaQi；根据内蕴特征描述符feaQi，筛选点集P1和点集P2中参与配准的数据点Q′和数据点M′，根据曲率及法线夹角确定两个平面上的对应点对，根据四元数法，计算变换矩阵；步骤2：点集P1和点集P2的精配准：根据双向法矢投射方法建立预选对应点，正向投射的结果为逆向投射的结果为对进行伪对应剔除，保留满足条件的正向对应如果数据是分块处理的，依次对每块数据进行伪对应剔除；得到对应点集Qk和Mk，所包含的对应点对的个数为Nk；根据奇异值分解法计算旋转矩阵Rk、平移向量tk；进行数据变换：Qk+1＝RkQk+tk；计算误差量：如果dk+1≤δ，配准完成；如果dk+1＞δ，dk-dk+1＞ε，且未达到最大迭代次数kmax，重新开始建立预选对应点进行计算，δ为给定的对应点平均误差的阈值，ε为相邻两次迭代中误差量的改变量；否则，终止迭代；所述步骤2中，根据双向法矢投射方法建立预选对应点的方法为：将经过点集P1和点集P2的NURBS拟合曲面分片，令S1u,v、S2u,v是两个NURBS拟合曲面上一组对应的NURBS曲面片，分别求解两个点集的曲面片在数据点ui,vi处的单位法矢量为：Suui,vi和Svui,vi分别为NURBS曲面在u向和v向两个方向的切线；计算曲面S1u,v在数据点{Q1,Q2,...,Qh}处的法矢量nA与曲面S2u,v的交点B，点B即为点A在曲面S2u,v上的预选对应点；在S2u,v上选定点B的邻近区域，从中随机抽选点B′，按上述方法计算曲面S2u,v在B′处的法矢量与曲面S1u,v的交点A′；完成从点B′到曲面S1u,v上的反向投射，点B′、A′则为反向投影确定的一对预选对应点；对于S1u,v上的h个点{Q1,Q2,...,Qh}，依次进行上述的双向法向投射，正向投射建立的预选对应点对为{Qi,Mi,i＝1,2,...,h}，逆向投射建立的预选对应关系为{M′i,Q′i,i＝1,2,...,h}；所述步骤2中，删除伪对应点对的方法为：对于任意一组双向投射结果Qi,Mi与M′i,Q′i：在曲面S1u,v上，点Qi、Q′i之间的距离为distQi-Q′i；在曲面S2u,v上，点Mi、M′i之间的距离为distMi-M′i，如果任意一组双向投射结果Qi,Mi与M′i,Q′i，满足约束distQi-Q′i-distMi-M′i|≤η，η为设定的阈值，则Qi,Mi与M′i,Q′i所包含的特征信息类似，对后续的配准贡献相同，保留正对应Qi,Mi进行后续计算，剔除伪对应点对M′i,Q′i。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 太原理工大学 一种复杂自由曲面迭代双向法线投影配准方法

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