[發明專利]基于非線性優化的多視角點云配準方法及系統

在審

• 申請號: 201910079082.6
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109872354A
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 何懂;呂卓明;喻曉;張青松;劉夢龍
• 申請（專利權）人: 深圳市易尚展示股份有限公司
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 黃鵬飛

1.一種基于非線性優化的多視角點云配準方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取待匹配的多個不同視角的點云數據，以及獲取用于將每個點云數據轉換到世界坐標系對應的初始剛體變換參數；

當所述初始剛體變換參數滿足預設條件時，根據所述初始剛體變換參數將對應的點云數據轉換到世界坐標系下進行初配準；

確定經過初配準后每個點云與其它點云之間的對應點；

根據所有對應點之間的歐氏距離最小來構造目標函數進行全局優化，以求解每個點云的最優剛體變換參數；

通過所述最優剛體變換參數對所述點云數據進行精確配準。

2.如權利要求1所述的基于非線性優化的多視角點云配準方法，其特征在于，所述確定經過初配準后每個點云與其它點云之間的對應點的步驟包括：

獲取一個點云中的一個點及在其它點云中與該點距離最近的某點；

當一個點云的一個點與其它點云中某點的距離最近且小于距離閾值時，則判斷為對應點。

3.如權利要求1所述的基于非線性優化的多視角點云配準方法，其特征在于，所述根據所有對應點之間的歐氏距離最小來構造目標函數進行全局優化，以求解每個點云的最優剛體變換參數的步驟，包括：

通過全局迭代使待優化的目標函數達到最小，計算得到中間剛體變換參數；

根據所述中間剛體變換參數對轉換到世界坐標系下的所述點云數據進行姿態調整；

判斷調整后所有對應點之間的歐氏距離是否全局收斂；

當判斷得到調整后所有對應點之間的歐氏距離符合全局收斂時，則確定所述中間剛體變換參數為最優剛體變換參數。

4.如權利要求3所述的基于非線性優化的多視角點云配準方法，其特征在于，所述方法還包括：當判斷得到調整后所有對應點之間的歐氏距離不符合全局收斂時，將所述中間剛體變換參數作為下一次全局迭代新的初始剛體變換參數并進入下一次全局迭代，以求解最優剛體變換參數。

5.如權利要求3所述的基于非線性優化的多視角點云配準方法，其特征在于，所述目標函數為O_ij的表達式為其中，norm2為二范數，O_ij表示第i個點云與第j個點云的對應點之間的歐氏距離，RT_i、RT_j分別為第i個點云和第j個點云的剛體變換參數，p_ik、p_jk分別表示第i個點云與第j個點云上的第k對對應點數據，n_ik表示第i個點云上的第k個對應點的法向量。

6.如權利要求1所述的基于非線性優化的多視角點云配準方法，其特征在于，所述預設條件為迭代殘差小于基準值。

7.一種基于非線性優化的多視角點云配準系統，其特征在于，包括：

獲取模塊，用于獲取待匹配的多個不同視角的點云數據，以及獲取用于將每個點云數據轉換到世界坐標系對應的初始剛體變換參數；

初配準模塊，用于當所述初始剛體變換參數滿足預設條件時，根據初始剛體變換參數將對應的點云數據轉換到世界坐標系下進行初配準；

對應點確定模塊，用于確定經過初配準后每個點云與其它點云之間的對應點；

參數求解模塊，用于根據所有對應點之間的歐氏距離最小來構造目標函數進行全局優化，以求解每個點云的最優剛體變換參數；

精配準模塊，用于通過所述最優剛體變換參數對所述點云數據進行精確配準。

8.如權利要求7所述的基于非線性優化的多視角點云配準系統，其特征在于，所述對應點確定模塊包括：

對應點獲取模塊，用于獲取一個點云中的一個點及在其它點云中與該點距離最近的某點；

對應點判斷模塊，用于當一個點云的一個點與其它點云中某點的距離最近且小于距離閾值時，判斷為對應點。