[發(fā)明專利]三維形狀數(shù)據(jù)的位置對(duì)準(zhǔn)方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680047472.6
• 申請(qǐng)日: 2006-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN101331381A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林俊寬;河野幸弘;寺田英雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社IHI
• 主分類號(hào): G01B21/20
• 分類號(hào): G01B21/20;G01B11/00;G01S17/89;G06T17/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王岳;王忠忠

1.一種三維形狀數(shù)據(jù)的位置對(duì)準(zhǔn)方法，用于從多個(gè)計(jì)測(cè)位置來計(jì)測(cè)靜止的三維形狀，綜合其距離數(shù)據(jù)以進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)，其特征在于，實(shí)施下述步驟：

數(shù)據(jù)輸入步驟，在新的計(jì)測(cè)位置處將三維形狀上的坐標(biāo)值輸入到計(jì)算機(jī)中；

模型構(gòu)筑步驟，構(gòu)筑環(huán)境模型，該環(huán)境模型將所述三維形狀所存在的空間區(qū)域分割為由邊界表面相互正交的長(zhǎng)方體構(gòu)成的多個(gè)體素，并存儲(chǔ)各體素位置；以及

匹配步驟，在對(duì)應(yīng)于所述坐標(biāo)值的體素的內(nèi)部設(shè)定代表點(diǎn)及其誤差分布并存儲(chǔ)起來，

所述方法還具有下述步驟：

精密對(duì)準(zhǔn)步驟，對(duì)于針對(duì)先前的計(jì)測(cè)位置的環(huán)境模型，使新的計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)以及誤差分布旋轉(zhuǎn)及平移，或者使針對(duì)新的計(jì)測(cè)位置的環(huán)境模型旋轉(zhuǎn)及平移，并以鄰近的誤差分布間距離的總和成為最小的方式，進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)；以及

輸出步驟，將所述體素位置、代表點(diǎn)以及誤差分布輸出到輸出裝置中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維形狀數(shù)據(jù)的位置對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，在所述匹配步驟中，在體素內(nèi)部除了代表點(diǎn)及其誤差分布之外，還設(shè)定并存儲(chǔ)表示在體素內(nèi)物體存在概率的概率值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維形狀數(shù)據(jù)的位置對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，在所述精密對(duì)準(zhǔn)步驟之前具有：粗略對(duì)準(zhǔn)步驟，對(duì)于針對(duì)先前的計(jì)測(cè)位置的環(huán)境模型，使新的計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)以及誤差分布旋轉(zhuǎn)及平移，并以具有代表點(diǎn)的體素間距離的總和成為最小的方式，進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)，其中該代表點(diǎn)是與計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)以及誤差分布鄰近的代表點(diǎn)，或者使針對(duì)新的計(jì)測(cè)位置的環(huán)境模型旋轉(zhuǎn)及平移，并以具有代表點(diǎn)的體素間距離的總和成為最小的方式，進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維形狀數(shù)據(jù)的位置對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，在所述精密對(duì)準(zhǔn)步驟之前具有：粗略對(duì)準(zhǔn)步驟，對(duì)于針對(duì)先前的計(jì)測(cè)位置的環(huán)境模型，使新的計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)以及誤差分布旋轉(zhuǎn)及平移，并以具有代表點(diǎn)的體素的概率值的總和成為最大的方式，進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)，其中該代表點(diǎn)是與計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)以及誤差分布鄰近的代表點(diǎn)，或者使針對(duì)新的計(jì)測(cè)位置的環(huán)境模型旋轉(zhuǎn)及平移，并以鄰近的體素所具有的概率值的差的總和成為最小的方式，進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維形狀數(shù)據(jù)的位置對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)輸入步驟之后具有：探測(cè)范圍限定步驟，根據(jù)過去的計(jì)測(cè)位置的變化推定當(dāng)前的計(jì)測(cè)位置，或通過能夠取得當(dāng)前的計(jì)測(cè)位置的傳感器來取得，或不僅利用計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)的距離值還利用反射強(qiáng)度值來限定核對(duì)的范圍。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維形狀數(shù)據(jù)的位置對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，在所述精密對(duì)準(zhǔn)步驟中，將誤差分布交叉的情況作為同一計(jì)測(cè)點(diǎn)，將根據(jù)分布的一致度求得的加權(quán)乘以該情況的距離值，計(jì)算誤差分布間的距離。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維形狀數(shù)據(jù)的位置對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，在所述模型構(gòu)筑步驟中，在將最大的體素設(shè)定為相當(dāng)于必要最小限度的分辨能力的大小，而且單一的體素內(nèi)存在多個(gè)被計(jì)測(cè)點(diǎn)的情況下，以在單一的體素內(nèi)僅存在單一的被計(jì)測(cè)點(diǎn)的方式，將該體素進(jìn)一步分割并分級(jí)地分割成多個(gè)體素。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維形狀數(shù)據(jù)的位置對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，在所述精密對(duì)準(zhǔn)步驟之后具有更新所述環(huán)境模型的模型更新步驟，在該模型更新步驟中，探測(cè)對(duì)應(yīng)于新輸入的被計(jì)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值的體素，

作為在原點(diǎn)和被計(jì)測(cè)點(diǎn)之間不存在物體的，再設(shè)定或擦除位于其間的體素內(nèi)的代表點(diǎn)和誤差分布。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維形狀數(shù)據(jù)的位置對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，在所述精密對(duì)準(zhǔn)步驟之后具有更新所述環(huán)境模型的模型更新步驟，在該模型更新步驟中，探測(cè)對(duì)應(yīng)于新輸入的被計(jì)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值的體素，

在該體素內(nèi)沒有代表點(diǎn)的情況下，將所述坐標(biāo)值和誤差分布設(shè)定為代表點(diǎn)的坐標(biāo)值和誤差分布。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維形狀數(shù)據(jù)的位置對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，在所述精密對(duì)準(zhǔn)步驟之后具有更新所述環(huán)境模型的模型更新步驟，在該模型更新步驟中，探測(cè)對(duì)應(yīng)于新輸入的被計(jì)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值的體素，

在所述體素內(nèi)有已經(jīng)設(shè)定了的代表點(diǎn)的情況下，比較新取得的誤差分布和已經(jīng)設(shè)定了的體素內(nèi)的誤差分布，

在誤差分布相互重疊的情況下，根據(jù)兩誤差分布再設(shè)定新的誤差分布和新的代表點(diǎn)，

在誤差分布不相互重疊的情況下，以在單一的體素內(nèi)僅存在單一的代表點(diǎn)的方式，將該體素進(jìn)一步分割并分級(jí)地分割為多個(gè)體素。