[發明專利]一種復雜物體點云提取圓的方法及掃描裝置

有效

• 申請號: 201911355611.7
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111127312B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 梁小宇;張巖松;李明桁
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00;F16M11/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

本發明公開了一種復雜物體點云提取圓的方法，包括以下步驟：先對復雜物體點云進行可視化，人工選取切片參考平面的數據點，利用平面擬合的方法獲得參考切片平面的特征向量；利用兩個間距為δ的切片平面對復雜物體點云進行切片，獲得三維切面點云，其中兩個切片平面分別與參考切片平面平行；在采用投影法將三維切面點云轉換為二維切面點云；最后根據二維切面點云提取圓并計算圓參數。本發明將一定范圍的數據整合到較小的范圍內，從而將處理三維數據的問題轉化到處理二維數據的問題，減小了數據搜索范圍，簡化了計算，提高了效率。

技術領域

本發明涉及三維掃描技術領域，尤其涉及一種復雜物體點云提取圓的方法及掃描裝置。

背景技術

現有的工業尺寸檢測的方式一般是采用CCD/CMOS圖像傳感器進行圖像采集，而使用該方式需要考量多方因素，如光源、鏡頭選擇、傳感器選型、安裝布置、自動化集成、環境因素考量、工件狀態變化等等。任何一個方面出現偏差都會影響成像質量，從而影響成像結果。且工業零件為三維部件，針對深孔類零件在參數檢測存在的困難，利用雙目相機三維成像，雙目視覺三維重建是計算機視覺領域重要的研究內容之一,在精密測量、機器人導航、虛擬現實等方面均得到了廣泛的應用,對三維真實感建模具有非常重要的現實意義與理論研究價值。

三維掃描所得文件稱為點云數據。它是由大量的坐標點所組成，根據掃描儀的性質、掃描參數和被掃描物體的大小，點云文件所包含點可從幾百個點到幾百萬。目前在傳感器技術與工業檢測需求的雙重驅動下，三維掃描設備在硬件以及點云數據處理方面取得了巨大進步，但同時也面臨著挑戰。

點云數據在掃描的過程中，對于較大的物體，掃描設備無法一次性掃描到物體全貌，導致三維數據散亂。而點云切片技術可以將空間離散點轉化為點云切片，將一定范圍的數據整合到較小的范圍內，從而將處理三維數據的問題轉化到處理二維數據的問題，即進行降維處理，減小了數據搜索范圍，使某些在三維空間難以處理的問題變得簡單。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中的缺陷，提供一種復雜物體點云提取圓的方法，將三維數據轉化為二維數據，簡化數據處理。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

提供一種復雜物體點云提取圓的方法，包括以下步驟：

S1、對復雜物體點云進行可視化，人工選取切片參考平面的數據點，利用平面擬合的方法獲得參考切片平面的特征向量；

S2、利用兩個間距為δ的切片平面對復雜物體點云進行切片，獲得三維切面點云，其中兩個切片平面分別與參考切片平面平行；

S3、采用投影法將三維切面點云轉換為二維切面點云；

S4、根據二維切面點云提取圓并計算圓參數。

接上述技術方案，所述步驟S1中平面擬合方法為總體最小二乘法，參考切片平面的特征向量A、B、C、D滿足：

其中，A、B、C為平面方程系數，D為常數項。

接上述技術方案，所述步驟S2中兩個切片平面的間距δ為點云密度的一定倍數。

接上述技術方案，所述點云密度的計算過程為：

S21、隨機選取復雜物體點云中的n個點，記為點(P₀,…,P_i,…,P_n)；

S22、對于選取的任一點P_i，在復雜物體點云內搜索與P_i距離最近的m個點，并分別計算m個點到P_i的距離；

S23、計算點云密度，計算公式為：