[發(fā)明專利]基于標定板特征點提取的點云拼接精度評估方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110930382A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設計）人: 歐清揚
• 申請（專利權）人: 廣東博智林機器人有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/80;G06T7/62;G06T3/40
• 代理公司: 北京麥寶利知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11733
• 代理人: 趙艷紅

本發(fā)明提供一種基于標定板特征點提取的點云拼接精度評估方法，對單圖像成像質量和多圖拼接精度評估，包括：步驟1，在待測區(qū)域布置圓點標定紙，且每張圓點標定紙上的各個圓點的直徑及圓心距為定值；步驟2，布置測量機器人，使待測區(qū)域在測量機器人上的相機的視域內；步驟3，相機對待測區(qū)域進行拍攝，從拍攝到的圖片中提取出圓點點云數(shù)據(jù)，得到圓點點云的圓心坐標，進一步得到圓心距，并進行精度評估。本發(fā)明還提供了一種基于標定板特征點坐標提取的點云精度評估系統(tǒng)。本發(fā)明提出了適用于建筑實測實量場景的精度評估方法，從三維點云數(shù)據(jù)的成像質量及拼接算法精度完備的評估了測量精度。

技術領域

本發(fā)明涉及一種點云拼接精度評估方法及系統(tǒng)，具體涉及一種基于標定板特征點提取的點云拼接精度評估方法及系統(tǒng)。

背景技術

在建筑施工階段，由于人工作業(yè)效率限制，實測實量工人只能對數(shù)據(jù)進行部分采集，采集方式多憑經驗及感覺，雖有操作技術規(guī)范，但實際上難以嚴格按本實施。這樣無論建筑數(shù)據(jù)類型還是數(shù)據(jù)采集方法，都難以評估及保證實測實量結果的精度。建筑實測實量機器人基于高精度視覺傳感系統(tǒng)，對建筑施工階段的室內數(shù)據(jù)進行三維重建，通過測量算法處理三維點云數(shù)據(jù)，從而得到各個待測指標。由于測量機器人采集到的建筑數(shù)據(jù)近乎全采樣，可以通過對建筑點云數(shù)據(jù)的評測算法量化評估測量結果。

該測量結果的精度取決于點云數(shù)據(jù)的成像質量和拼接效果。成像質量包括徑向和空間距離示值誤差，目前多采用掃描儀配合球型標靶的裝置評估該示值誤差。但建筑測量空間過大，球型標靶的尺寸較小成本較高，且難以配合在墻面、天花板等數(shù)據(jù)對象上。另一方面，拼接效果的精度評估目前基本由點云處理軟件得出，該拼接精度等于兩兩待拼接點云的最近點平均間距。但由于墻面點云拼接最重要的是平面是否重合，即評估兩平面點云的法向量誤差，這種以最近點間距均值評估平面的拼接精度意義不大。另外，由于建筑場景的測量對象都是大視野平面，僅拼接重疊的點云數(shù)量就很大，最近點并不是匹配點，即使最近點間距近乎零也不能保證匹配精度很高。

發(fā)明內容

鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于標定板特征點提取的點云拼接精度評估方法，所述點云拼接精度評估方法用于對單圖像成像質量或多圖拼接精度評估，包括以下步驟：

步驟1，在待測區(qū)域布置圓點標定紙，且每張圓點標定紙上的各個圓點的直徑及圓心距為定值；

步驟2，布置測量機器人，使待測區(qū)域在所述測量機器人上的相機的視域內；

步驟3，所述相機對待測區(qū)域進行拍攝，從拍攝到的圖片中提取出圓點點云數(shù)據(jù)，得到圓點點云的圓心坐標，進一步得到圓心距，并進行精度評估。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述點云精度評估方法在評估單圖像成像質量時，步驟1的方法具體為：取一房間的陰角，在該陰角的每面墻一定區(qū)域貼上圓點標定紙，各面墻的圓點標定紙上的各個圓點大小一致且均勻排布，在所有圓點標定紙上選取至少7條待測圓心距。

作為本發(fā)明進一步的改進，選取7條待測圓心距，其中：3條待測圓心距分別是平行于三面墻的平行線，3條待測圓心距分別是平行于三面墻的對角線，1條待測圓心距是平行于整個房間的對角線且該圓心距不小于房間對角線長度的1/3。

作為本發(fā)明進一步的改進，步驟3的方法具體為：所述相機對每個位置拍攝至少3幅圖，每幅圖至少有6個圓點的點云數(shù)據(jù)，每幅圖至少有3組空間圓心距數(shù)據(jù)，同時所述相機對7條待測圓心距進行拍攝得到每條待測圓心距的測量值，從相機拍攝的圖中提取出圓點點云并擬合圓心坐標，根據(jù)擬合出的圓心坐標計算空間圓心間距，并進行精度評估。

作為本發(fā)明進一步的改進，在進行精度評估時，包括特征標靶重復性、空間重復性和空間距離示值誤差的計算，其中：

根據(jù)式(1)計算特征標靶重復性：

其中，