[發明專利]一種用于船體構件的點云配準方法

在審

• 申請號: 201710395729.7
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107301619A
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 郭志飛;甄希金;楊潤黨;趙晶
• 申請（專利權）人: 上海船舶工藝研究所;上海申博信息系統工程有限公司
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00;G01B11/24
• 代理公司: 上海世圓知識產權代理有限公司31320
• 代理人: 王佳妮

技術領域

本發明屬于檢測裝置技術領域，具體涉及一種用于船體構件的點云數據配準 方法。

背景技術

在船體的分段制造中，船板、肋骨和管件因其外形復雜，所以這些構件的成 型過程檢測的難度較大，然而，船體構件的成型檢測質量又嚴重的影響了船舶的 建造質量和建造周期。

隨著機器視覺技術的發展，基于機器視覺的檢測技術已經廣泛的應用于汽車 電子、航空航天、制藥工程等領域。隨著造船的數字化程度的提高，基于機器視 覺的檢測技術也在逐漸向船舶制造中應用。

基于機器視覺的船體構件檢測技術，其原理是通過對成型過程中船體構件的 關鍵型線的三維重建，再將關鍵型線的測量數據模型和其理論模型進行配準和偏 差計算，從而評價船體構件的成型質量。在檢測過程中，點云的數據配準方法直 接影響了測量結果精度和測量效率。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種用于船體構件的點云配準方法，包 括：一種用于船體構件的點云數據配準方法，包括以下步驟：

S1：基于機器視覺的船體構件檢測技術，對船體構件的關鍵型線進行三維重 建；

S2：將關鍵型線的測量數據模型和理論數據模型分別化為測量點云和理論點 云；

S3：將測量點云和理論點云進行自動配準；

S4：對測量點云進行配準微調，用于對配準后的結果進行細微的調節并補 償配準偏差。

優選地，在步驟S3中，自動配準方法采用矢量約束法。

進一步，在步驟S4中，配準微調包括對測量點云的平移微調和旋轉微調。

更進一步，矢量約束法包括以下步驟：

S11：選擇點云中的一個端點作為參考點，平移點云使參考點和全局坐標系 的原點重合；

S12：以全局坐標系原點為旋轉中心，全局坐標系的坐標軸+OZ作旋轉軸線， 旋轉點云至其參考向量和全局坐標中坐標軸OX的正方向同向；

S13：以全局坐標系的原點為回轉中心，選擇全局坐標系的坐標軸+OX為回 轉矢量，對測量點云或理論點云進行回轉變換使測量點云或理論點云所在平面的 法向量和全局坐標系的坐標軸+OZ的方向相同；

S14：回轉變換后的點云，即為完成自動配準后的點云。

進一步，平移微調需要手動實現測量點云沿全局坐標系的坐標軸X、Y的平 移變換，可以自定義平移步長值的大小。

更進一步，旋轉微調是以全局坐標系的原點為旋轉中心、以全局坐標系的坐 標軸+OZ為旋轉軸，以手動方式實現對測量點云的旋轉變換，單次旋轉變換的角 度值定義為旋轉步長值，旋轉步長值的大小和方向可以自定義。

與現有技術相比，本發明具有如下技術效果：本發明的一種用于船體構件的 點云配準方法，通過測量點云的自動配準和配準微調，完成船體構件的關鍵型線 的快速配準，為偏差船體構件的成型檢測提供數據支持，提高船體構件成型檢測 的效率和準確性。

附圖說明

圖1為本發明的一個較佳實施例的一種用于船體構件的點云數據配準方法 的流程圖；

圖2(a)為本發明中測量曲線或理論曲線的旋轉變換定義圖；

圖2(b)為本發明中測量曲線或理論曲線的回轉變換定義圖；

圖3(a)～(g)為理論點云AB、測量點云CD的自動配準原理圖；

圖4(a)～(g)為理論點云AB、測量點云DC的自動配準原理圖；

圖5(a)～(g)為理論點云BA、測量點云CD的自動配準原理圖；

圖6(a)～(g)為理論點云BA、測量點云DC的自動配準原理圖；

圖7(a)～(d)為自動配準完成后的配準微調的原理圖；

圖8(a)～(h)為理論點云AB、測量點云CD的一個完整的配準示意圖；

圖9(a)、(b)分別為圖8(g)、(h)的放大圖，為平移微調的示意圖。

具體實施方式

以下參考說明書附圖介紹本發明的一個較佳實施例，舉例證明本發明可以實 施，可以向本領域中的技術人員完整介紹本發明，使其技術內容更加清楚和便于 理解。本發明可以通過許多不同形式的實施例來得以體現，其保護范圍并非僅限 于文中提到的實施例，本文的附圖和說明本質上是舉例說明而不是限制本發明。 在附圖中，結構相同的部件以相同數字標號表示，各處結構或功能相似的組件以 相似數字標號表示。

如圖1所示，本發明提供了一種用于船體構件的點云配準方法，包括以下步 驟：

S1：基于機器視覺的船體構件檢測技術，對船體構件的關鍵型線進行三維重 建；