[發(fā)明專利]基于PCA的點云配準(zhǔn)最終確定方法及系統(tǒng)有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910031977.2 | 申請日： | 2019-01-14 |
| 公開（公告）號： | CN109887013B | 公開（公告）日： | 2021-06-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 牟全臣;田大將;杜二寶 | 申請（專利權(quán)）人： | 蘇州數(shù)設(shè)科技有限公司 |
| 主分類號： | G06T7/33 | 分類號： | G06T7/33 |
| 代理公司： | 北京潤澤恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11319 | 代理人： | 莎日娜 |
| 地址： | 215011 江蘇省蘇*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 pca 點云配準(zhǔn) 最終 確定 方法 系統(tǒng) | ||
1.一種基于PCA的點云配準(zhǔn)最終確定方法，其特征在于，包括：
步驟1：導(dǎo)入用于配準(zhǔn)的兩個點云Pa和Pb，其中Pb為參考點云，Pa為待移動點云；
步驟2：對點云Pa應(yīng)用通過經(jīng)典PCA方法得到的平移矩陣T得到點云P′a，經(jīng)過平移矩陣變換后兩個點云P′a與Pb的中心重合；
步驟3：分別計算點云P′a和Pb的協(xié)方差正交特征向量矩陣Ma和Mb，其中Ma＝[Ma1，Ma2，Ma1×Ma2]，Mb＝[Mb1，Mb2，Mb1×Mb2]；
步驟4：將所述特征向量矩陣Ma中最大和第二大向量分別作為第一主方向和第二主方向創(chuàng)建坐標(biāo)系，將Mb中最大和第二大向量分別作為第一主方向和第二主方向創(chuàng)建坐標(biāo)系；
步驟5：分別計算點云P′a和點云Pb在各坐標(biāo)系下第一主方向和第二主方向上與坐標(biāo)原點O距離最大的點在相應(yīng)主方向上的坐標(biāo)值，分別為P′amax1、P′amax2和Pbmax1、Pbmax2；
步驟6：當(dāng)P′amax1*Pbmax10時，將-Ma1作為最終的Ma1，當(dāng)P′amax1*Pbmax10時，保持Ma1不變，當(dāng)P′amax2*Pbmax20時，將-Ma2作為最終的Ma2，當(dāng)P′amax2*Pbmax20時，保持Ma2不變；
步驟7：根據(jù)步驟6確定的Ma1、Ma2，通過Ma1×Ma2確定坐標(biāo)系第三方向，并應(yīng)用Ma和Mb來計算最終旋轉(zhuǎn)矩陣R；
步驟8：對點云P′a應(yīng)用旋轉(zhuǎn)矩陣R，使點云P′a旋轉(zhuǎn)到與點云Pb最大限度重合。
2.一種基于PCA的點云配準(zhǔn)最終確定系統(tǒng)，其特征在于，包括：
點云導(dǎo)入模塊，用于導(dǎo)入用于配準(zhǔn)的兩個點云Pa和Pb，其中Pb為參考點云，Pa為待移動點云；
平移變換模塊，用于對點云Pa應(yīng)用通過經(jīng)典PCA方法得到的平移矩陣T得到點云P′a，經(jīng)過平移矩陣變換后兩個點云P′a與Pb的中心重合；
特征向量矩陣計算模塊，用于分別計算點云P′a和Pb的協(xié)方差正交特征向量矩陣Ma和Mb，其中Ma＝[Ma1，Ma2，Ma1×Ma2]，Mb＝[Mb1，Mb2，Mb1×Mb2]；
坐標(biāo)系創(chuàng)建模塊，用于將所述特征向量矩陣Ma中最大和第二大向量分別作為第一主方向和第二主方向創(chuàng)建坐標(biāo)系，將Mb中最大和第二大向量分別作為第一主方向和第二主方向創(chuàng)建坐標(biāo)系；
坐標(biāo)計算模塊，用于分別計算點云P′a和點云Pb在各坐標(biāo)系下第一主方向和第二主方向上與坐標(biāo)原點O距離最大的點在相應(yīng)主方向上的坐標(biāo)值，分別為P′amax1、P′amax2和Pbmax1、Pbmax2；
特征向量反向模塊，用于當(dāng)P′amax1*Pbmax10時，將-Ma1作為最終的Ma1，當(dāng)P′amax1*Pbmax10時，保持Ma1不變，當(dāng)P′amax2*Pbmax20時，將-Ma2作為最終的Ma2，當(dāng)P′amax2*Pbmax20時，保持Ma2不變；
旋轉(zhuǎn)矩陣計算模塊，用于根據(jù)所述特征向量反向模塊確定的Ma1、Ma2，通過Ma1×Ma2確定坐標(biāo)系第三方向，并應(yīng)用Ma和Mb來計算最終旋轉(zhuǎn)矩陣R；
配準(zhǔn)模塊，用于對點云P′a應(yīng)用旋轉(zhuǎn)矩陣R，使點云P′a旋轉(zhuǎn)到與點云Pb最大限度重合。
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