[發(fā)明專利]點(diǎn)云拼接系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410722204.6
• 申請(qǐng)日: 2014-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN105654460A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳新元;張旨光;謝鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 富泰華工業(yè)（深圳）有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44334
• 代理人: 謝志為

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種點(diǎn)云處理系統(tǒng)及方法，特別是關(guān)于一種點(diǎn)云拼接系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

點(diǎn)云拼接技術(shù)通常分為初始配準(zhǔn)和精確拼接兩步。初始配準(zhǔn)一般采用基于相同特征點(diǎn)的方法，然后再采用點(diǎn)云精拼接最近點(diǎn)迭代（IterativeclosestPoint，ICP）精確拼接算法。然而，大多數(shù)時(shí)候由于沒(méi)有特征點(diǎn)或特征點(diǎn)不足，比如手動(dòng)拼接，轉(zhuǎn)臺(tái)拼接等不是靠匹配特征點(diǎn)進(jìn)行初始配準(zhǔn)的，此時(shí)傳統(tǒng)的ICP算法需要計(jì)算每一個(gè)點(diǎn)的距離，計(jì)算量大，所需時(shí)間較長(zhǎng)，而且容易陷入局部收斂，不能夠得到一個(gè)好的拼接結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種點(diǎn)云拼接系統(tǒng)，能夠快速、精確地對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行拼接。

一種點(diǎn)云拼接系統(tǒng)，運(yùn)行于計(jì)算機(jī)中，該系統(tǒng)包括：獲取模塊，用于從計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)裝置中讀取需要拼接的兩組點(diǎn)云，以及接收一預(yù)設(shè)的拼接精度；粗拼接模塊，用于將所讀取的兩組點(diǎn)云進(jìn)行初始拼接；擬合模塊，用于確定初始拼接后的兩組點(diǎn)云的重疊區(qū)域，將重疊區(qū)域的兩片點(diǎn)云分別擬合成曲面；計(jì)算模塊，用于當(dāng)擬合好兩片曲面后，分別計(jì)算該兩組點(diǎn)云中的初始對(duì)應(yīng)點(diǎn)，得到兩組初始對(duì)應(yīng)點(diǎn)集；修正模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的約束條件，去掉上述兩組初始對(duì)應(yīng)點(diǎn)集中的異常點(diǎn)，得到最終確立的兩組對(duì)應(yīng)點(diǎn)集；所述計(jì)算模塊還用于針對(duì)兩組最終確立的對(duì)應(yīng)點(diǎn)集，采用最小二乘法計(jì)算兩組點(diǎn)云之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并計(jì)算得到所述轉(zhuǎn)換關(guān)系所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)的最小二乘解；處理模塊，用于當(dāng)所述計(jì)算得到的目標(biāo)函數(shù)的最小二乘解小于預(yù)設(shè)的拼接精度時(shí)，根據(jù)所述最小二乘解得到兩組點(diǎn)云之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將一組點(diǎn)云利用對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)換并與另一組點(diǎn)云進(jìn)行精確拼接。

此外，還有必要提供一種可快速對(duì)點(diǎn)云拼接方法，能夠快速、精確地對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行拼接。

一種點(diǎn)云拼接方法，運(yùn)行于計(jì)算機(jī)中，該方法包括步驟：獲取步驟：從計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)裝置中讀取需要拼接的兩組點(diǎn)云，以及接收一預(yù)設(shè)的拼接精度；粗拼步驟：將所讀取的兩組點(diǎn)云進(jìn)行初始拼接；擬合步驟：確定初始拼接后的兩組點(diǎn)云的重疊區(qū)域，將重疊區(qū)域的兩片點(diǎn)云分別擬合成曲面；計(jì)算步驟一：當(dāng)擬合好兩片曲面后，分別計(jì)算該兩組點(diǎn)云中的初始對(duì)應(yīng)點(diǎn)，得到兩組初始對(duì)應(yīng)點(diǎn)集；修正步驟：根據(jù)預(yù)設(shè)的約束條件，去掉上述兩組初始對(duì)應(yīng)點(diǎn)集中的異常點(diǎn)，得到最終確立的兩組對(duì)應(yīng)點(diǎn)集；計(jì)算模塊步驟二：針對(duì)兩組最終確立的對(duì)應(yīng)點(diǎn)集，采用最小二乘法計(jì)算兩組點(diǎn)云之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并計(jì)算得到所述轉(zhuǎn)換關(guān)系所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)的最小二乘解；處理步驟：當(dāng)所述計(jì)算得到的目標(biāo)函數(shù)的最小二乘解小于或等于預(yù)設(shè)的拼接精度時(shí)，根據(jù)所述最小二乘解得到兩組點(diǎn)云之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將一組點(diǎn)云利用對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)換并與另一組點(diǎn)云進(jìn)行精確拼接，及當(dāng)所述計(jì)算得到的目標(biāo)函數(shù)的最小二乘解大于預(yù)設(shè)的拼接精度時(shí)返回?cái)M合步驟。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的點(diǎn)云拼接系統(tǒng)及方法，利用曲面擬合進(jìn)行迭代，以確定對(duì)應(yīng)點(diǎn)集，計(jì)算中加入了異常點(diǎn)的判定并修正對(duì)應(yīng)點(diǎn)集，提高了算法的穩(wěn)定性和速度。此外，通過(guò)利用修正后的對(duì)應(yīng)點(diǎn)集以及最小二乘法計(jì)算兩組點(diǎn)云之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，精確地拼接兩組點(diǎn)云。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明點(diǎn)云拼接系統(tǒng)較佳實(shí)施例的系統(tǒng)架構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明點(diǎn)云拼接系統(tǒng)較佳實(shí)施例的功能模塊圖。

圖3為本發(fā)明點(diǎn)云拼接方法較佳實(shí)施例的流程圖。

主要元件符號(hào)說(shuō)明