[發明專利]一種三維點云運動補償方法有效
| 申請號： | 201810502767.2 | 申請日： | 2018-05-23 |
| 公開（公告）號： | CN109031339B | 公開（公告）日： | 2020-11-10 |
| 發明（設計）人： | 王立;劉達;張春明;李濤;吳云;朱飛虎;顧營迎;劉忠漢 | 申請（專利權）人： | 北京控制工程研究所 |
| 主分類號： | G01S17/42 | 分類號： | G01S17/42 |
| 代理公司： | 中國航天科技專利中心 11009 | 代理人： | 張歡 |
| 地址： | 100080 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 三維 運動 補償 方法 | ||
1.一種三維點云運動補償方法，其特征在于，包括如下步驟：
步驟一、利用激光掃描目標，相機接收激光反射回光，存儲掃描獲得的第i組目標點云中各點在相機坐標系中的三維坐標值；i為正整數；
步驟二、求取第i組點云在相機坐標系下所有點的坐標值的平均值xm(i),ym(i),zm(i)；求取第i-1組點云在相機坐標系下所有點的坐標值的平均值xm(i-1),ym(i-1),zm(i-1)；
步驟三、將第i組點云和第i-1組點云分別與預先存儲的目標外形點云進行匹配，獲得兩組掃描點云在目標外形點云中的對應位置姿態，并計算出第i次掃描時目標形狀中心的位置點(Xi,Yi,Zi)和第i-1次掃描時目標形狀中心的位置點(Xi-1,Yi-1,Zi-1)；
步驟四、在點(xm(i),ym(i),zm(i))與點(Xi,Yi,Zi)的連線上任意選取一點Ai，在點(xm(i-1),ym(i-1),zm(i-1))與點(Xi-1,Yi-1,Zi-1)的連線上任意選取一點Ai-1，計算點Ai和點Ai-1的距離值，將距離值最小的兩點連線AiAi-1的中點的坐標作為疑似目標旋轉中心坐標；
步驟五、以步驟四中計算的疑似目標旋轉中心為原點，在x，y，z軸分別以設定的步長在設定的范圍內遍歷獲得遍歷位置點，分別以這些遍歷位置點為第i組點云旋轉中心ci；
步驟六、選取步驟五中的一個點云旋轉中心ci，根據該點云旋轉中心ci位置和第i-1組點云旋轉中心ci-1位置及第i次掃描和第i-1次掃描的時間間隔，求取出目標旋轉中心位移及位移速度v；
根據步驟三中第i組點云和第i-1組點云匹配結果，獲得兩次掃描目標點云的相對角度偏差，根據角度偏差計算出目標旋轉角速度ω；
步驟七、基于步驟六對第i組掃描點云每一個點進行補償，計算出第i組掃描點云中每一個點的補償后位置；
步驟八、以步驟六中選取的旋轉中心ci為旋轉中心，按步驟七對第i組掃描點云進行運動補償后，計算補償后掃描點云與目標外形點云的匹配誤差；轉入步驟六，選取下一個旋轉中心ci，直到步驟五中所有旋轉中心ci計算完畢，進入步驟九；
步驟九、選取步驟八中匹配誤差最小的一組補償后掃描點云，作為第i組最終補償后的點云，將第i組最終補償后的點云的旋轉中心作為第i組點云最終旋轉中心；
步驟十、將步驟九中第i組最終補償后點云作為第i組點云、第i組最終點云旋轉中心作為第i組點云旋轉中心，i更新為i+1，返回步驟一，對新掃描的點云進行處理；
步驟十一、利用獲得的最終補償點云計算目標姿態。
2.根據權利要求1所述的一種三維點云運動補償方法，其特征在于，所述步驟一中，如果步驟一中i為1，則i更新為2，繼續步驟一掃描下一組點云并存儲第2組掃描點云的三維坐標，否則轉入步驟二。
3.根據權利要求1或2所述的一種三維點云運動補償方法，其特征在于，所述步驟七中計算第i組掃描點云中每一個點的補償后位置的公式為：
pj′＝pj+rotate(ci+Δtj×v,Δtj×ω)
其中，pj′為第i組掃描點云中第j個點補償后位置，pj為第i組掃描點云中第j個點初始位置；rotate(cj+Δt×v,Δt×ω)為第j個點以ci+Δtj×v為旋轉中心旋轉Δtj×ω角度后的相對位移；Δtj為第j個點與第一個點的時間差。
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