[發(fā)明專利]一種新的三維點云數(shù)據(jù)平面擬合實現(xiàn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010838649.6
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112070880A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡振浩;秦嘉偉;劉增衛(wèi);王興鵬;劉振東
• 申請（專利權(quán)）人: 上海思客琦自動化工程有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 上海錫域?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31371
• 代理人: 馬偉

本發(fā)明公開了一種新的三維點云數(shù)據(jù)平面擬合實現(xiàn)方法，其特征在于，該方法的參數(shù)說明包括輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)，所述輸入?yún)?shù)包括三維點云集合共含有N個空間樣點，比如第i個樣本點p_i＝(x_i y_i z_i)、T_d：方差篩選的閾值、M：擬合平面選擇的點數(shù)、L：平面擬合重復次數(shù)，所述輸出參數(shù)包括平面擬合系數(shù)擬合殘差E_l；本發(fā)明的有益效果是，機器視覺技術(shù)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)自動化的各類測量檢測中。而三維測量則是機器視覺測量的重中之重；平面擬合技術(shù)是三維測量中廣泛采用的技術(shù)。本專利的通過有助于提供一個擬合效果和擬合速度都很優(yōu)秀的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及算法應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種新的三維點云數(shù)據(jù)平面擬合實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

目前常用的是基于最小二乘原理的平面擬合算法以及基于隨機采樣一致性(RANSAC)原理的平面擬合算法。上述方法分別存在：非高斯噪聲、金屬面反光下點云數(shù)據(jù)存在較大干擾；最小二乘擬合效果差。 RANSAC方法計算復雜度過高，系統(tǒng)運行效率低下的問題；現(xiàn)在迫切需要一種能夠平衡運算效率和計算效果的方法。

基于此，本發(fā)明設(shè)計了一種新的三維點云數(shù)據(jù)平面擬合實現(xiàn)方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種新的三維點云數(shù)據(jù)平面擬合實現(xiàn)方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種新的三維點云數(shù)據(jù)平面擬合實現(xiàn)方法，其特征在于，該方法的參數(shù)說明包括輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)，所述輸入?yún)?shù)包括三維點云集合共含有N個空間樣點，比如第i個樣本點p_i＝(x_i y_i z_i)、T_d：方差篩選的閾值、 M：擬合平面選擇的點數(shù)、L：平面擬合重復次數(shù)，所述輸出參數(shù)包括平面擬合系數(shù)擬合殘差E_I；

該方法步驟包括：

第一步：隨機選擇圓心、得到各個簇的點云集合：

從點云空間中隨機選擇K個樣點，以樣點p_i為例，取其x,y平面的坐標p′_i＝(x_iy_i)，i∈[1 K]作為區(qū)域中心，x軸方向以及y軸方向均需對稱，以及區(qū)域點集合的取值區(qū)域為 x∈[x_i-d x_i+d]，y∈[y_i-d y_i+d]，d選擇的原則是最終得到的點集數(shù)目P滿足：

K個區(qū)域中心，一共可以得到K簇點云集合；

第二步：產(chǎn)生擬合平面的點云集合ψ：

計算第i簇中所含點云樣本的z_i，k得均值m_i＝E(z_i，k)與方差 d_i＝D(z_i，k)，i∈[1K]，以及該簇的質(zhì)心點

設(shè)計方差的閾值T_d，在一共K個簇的方差d_i，i∈[1 K]中，剔除d_i＞T_d的質(zhì)心點q_i，得到新的質(zhì)心集合ψ，

對于ψ中的所有樣本點q_j＝(x_j y_j z_j)，j∈[1 J]，均滿足d_j≤T_d；

第三步：擬合平面：

在點云集合ψ中隨機抽取M個點，按照SVD分解法進行平面擬合，得到平面擬合系數(shù)并得到擬合殘差E_I；