[發明專利]一種實物模擬電腦圖像的制造方法

有效

• 申請號: 201010158363.X
• 申請日: 2010-04-28
• 公開（公告）號: CN101799938A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 何炳蔚;林澤明
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

?本發明涉及一種實物模擬電腦圖像的制造方法。

背景技術

實物模擬電腦圖像的制造方法在實際生產中具有重要用途，其關鍵在于多視角三維數據點云配準的精度。三維光學測量設備一次只能看到物體的一個側面,要得到物體完整的三維數據,需要從多個角度對物體測量以覆蓋整個物體表面。由于所得到的各個角度下三維數據的坐標系不同，因而，需要將各個視圖進行配準，使之統一到一個全局的坐標系下。顯然，配準精度直接決定了整個系統的測量精度。

傳統的配準方法有在被測物體上貼定位標簽和使用高精度的旋轉工作臺。固定球和定位標簽會使部分物體不可見，一般被貼在相對較平坦的表面區域。流動式光學掃描儀是在物體上或固定物體的工具上貼特制的圓形標簽，其作用相當于固定球。根據前后2個視角觀察的3個或3個以上不共線的公共標簽來對數據進行配準。利用旋轉工作臺可直接對測量數據進行配準，但是物體底部和下部的數據點是無法采集的。以上這些傳統配準技術方法較簡單，但無法實現精確定位，而且自動化程度較低。

在三維點云數據的自動配準中，應用最廣泛的為Besl等在文獻A?method?for?registration?of?3-D?shape中提出的ICP(Iterative?Closest?Point)算法，它通過不斷查找數據點集中每個點到模型點集距離最近的點來建立點集間的對應關系。但是ICP要求一個數據集是另一個數據集的子集，并且對初始位置要求較高，每次迭代都要計算目標點集中每個點在參考點集中的對應點，計算量大，效率低。Chen等在文獻Object?modeling?by?registration?of?multiple?range?images中提出運用法矢方向的距離來代替點到點距離作為匹配的評價函數，這樣兩個視圖中的點無需一一對應，但這種方法要求解非線性最小二乘問題，計算效率低。Masuda等提出對點集進行隨機采樣，用最小中值平方誤差作為度量準則，但該方法在每一次迭代后都需要重新進行采樣。Soon-Yang等提出了一種CCP?(Contrative?Projection?Point)算法，但是仍不能解決復雜的多視定位問題。上述算法大都只適合于存在明顯對應關系的數據點集和模型之間的配準，并且對初始位置都有較高要求。因此，如何解決上述問題是本發明的研究內容。

發明內容

本發明的目的在于提供一種實物模擬電腦圖像的制造方法，該方法不僅有利于用戶對被測物體進行高效精確的立體模擬描繪，而且配準精度高。

其解決方案是：本新發明提出了一種基于曲率的，并綜合利用法矢和曲率的性質，以視角點集間的Hausdorff距離和法矢不變量來尋找對應數據點對進行配準，實現實物模擬電腦圖像的制造方法。其特征在于按以下三個步驟進行：計算各數據點曲率；對應數據點對的尋找；計算變換矩陣R、T。

本發明的優點在于：

(1)?本發明利用數據點自身所具有的幾何性質進行數據點的配準，實現數據點自動化配準，配準精度高；

(2)?本發明對于待配準數據點云沒有位置要求，也無需包含關系，只需要有足夠多的重疊區域；

(3)?本發明對于曲率變化較大的曲面點云，能在重疊區域小的情況下，實現較好的配置效果；

(4)?本發明無需標簽，定位球等定位標記，無需高精度的旋轉工作臺。

附圖說明

圖1為本發明對應數據點對的尋找流程圖

圖2為本發明具體實施示例圖1

圖3為本發明具體實施示例圖2

圖4為本發明具體實施示例圖3。

具體實施方式

參考圖1、圖2、圖3和圖4，一種實物模擬電腦圖像的制造方法，其特征在于按以下步驟進行：

1.?計算各數據點曲率

1.1在模型實物的至少兩個以上的視覺方位上確定相應方位的三維坐標，分別在各三維坐標上確定出模型表面各數據點的坐標參數，由各視角方位上模型表面的數據點分別組成相應視角點集；

1.2?對于上述獲得的各個不同視角下的點集，分別在點集中各數據點周圍選定K個近鄰點，及其近鄰點的坐標參數；

1.3?利用K個近鄰點計算各數據點的曲率

2.?對應數據點對的尋找

2.1?在上述一個視角點集A中選取一個數據點p_i；