專利名稱：點(diǎn)云最優(yōu)對齊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種點(diǎn)云最優(yōu)對齊方法。

背景技術(shù)：
近年來，隨著計算機(jī)硬件性能的提高及價格的降低，其在掃描系統(tǒng)(請參考圖1)中被大量的引入。做法一般是使用點(diǎn)云獲取裝置分別獲取標(biāo)準(zhǔn)物體和待測物體的點(diǎn)云(即由多個三維離散點(diǎn)組成的點(diǎn)的集合)，而后將點(diǎn)云數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)，執(zhí)行相應(yīng)軟件對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理，比如計算機(jī)輔助驗(yàn)證(Computer Aided Verification，CAV)、逆向工程(Reverse Engineering，RE)、有限元網(wǎng)格自動生成、計算機(jī)圖形處理及模式識別(如人臉的識別)等。
其中，將標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云和待測物體的點(diǎn)云進(jìn)行最優(yōu)對齊是上述各種處理所需要使用的重要技術(shù)之一，也是上述各種處理所需要解決的一個關(guān)鍵問題。所述最優(yōu)對齊是指通過移動、旋轉(zhuǎn)等操作，使上述兩塊點(diǎn)云特征相似的地方盡量貼近。
在現(xiàn)有的對齊技術(shù)中，以PTC公司的Geomagic Qualify軟件最為著名。雖然使用Geomagic Qualify軟件可以實(shí)現(xiàn)上述兩塊點(diǎn)云的對齊，但對齊精度較低，計算量較大，速度緩慢。


發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上內(nèi)容，因此有必要提供一種點(diǎn)云最優(yōu)對齊方法，其可快速方便地將點(diǎn)云和點(diǎn)云進(jìn)行最優(yōu)對齊。
一種點(diǎn)云最優(yōu)對齊方法，該方法包括以下步驟(a)通過點(diǎn)云獲取裝置獲取標(biāo)準(zhǔn)物體和待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；(b)根據(jù)所述的標(biāo)準(zhǔn)物體和待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，確定初始時待測物體的點(diǎn)云位置；(c)根據(jù)待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)及初始時待測物體的點(diǎn)云位置，利用迭代法在每一次迭代時取待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的部分點(diǎn)云，計算該次迭代時待測物體的虛擬點(diǎn)云位置；(d)根據(jù)步驟c計算得到的最后一次迭代時待測物體的虛擬點(diǎn)云位置，取待測物體點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的所有點(diǎn)云，計算待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的最小距離，及對應(yīng)該最小距離的待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)的坐標(biāo)；(e)將該待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)移動到步驟d計算得到的待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)的坐標(biāo)所表示的位置。
利用本發(fā)明，可以快速方便地完成點(diǎn)云和點(diǎn)云的最優(yōu)對齊，極大地提高了對齊精度，提高了運(yùn)行速度，并減少了誤差的產(chǎn)生。



圖1是掃描系統(tǒng)的組成圖。
圖2是本發(fā)明點(diǎn)云最優(yōu)對齊方法較佳實(shí)施例的作業(yè)流程圖。
圖3是圖2中步驟S302確定初始時待測物體的點(diǎn)云位置的具體流程圖。
圖4是圖2中步驟S303利用迭代法在每一次迭代時計算待測物體的虛擬點(diǎn)云位置的具體流程圖。
圖5是圖4中步驟S503計算得到待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的最小距離的詳細(xì)流程圖。
圖6是圖2中步驟S304計算待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的最小距離及對應(yīng)該最小距離的待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)的坐標(biāo)的具體流程圖。

具體實(shí)施例方式 本具體實(shí)施例以點(diǎn)云和點(diǎn)云的最優(yōu)對齊為例進(jìn)行說明。
參閱圖2所示，是本發(fā)明點(diǎn)云最優(yōu)對齊方法較佳實(shí)施例的作業(yè)流程圖。
步驟S301，輸入點(diǎn)云獲取裝置所獲取的標(biāo)準(zhǔn)物體和待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；而后輸入用戶自定義的對齊精度FunX和對齊步長D。其中，所述標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云中點(diǎn)的坐標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云總數(shù)，所述待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括待測物體的點(diǎn)云中點(diǎn)的坐標(biāo)及待測物體的點(diǎn)云總數(shù)；所述對齊精度指對齊標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云和待測物體的點(diǎn)云要達(dá)到的程度；所述對齊步長指以標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云為基準(zhǔn)，為對齊待測物體的點(diǎn)云和標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云，每次移動該待測物體的點(diǎn)云的距離。
步驟S302，根據(jù)輸入的標(biāo)準(zhǔn)物體和待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，確定初始時待測物體的點(diǎn)云位置，所述待測物體的點(diǎn)云位置指以標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云為基準(zhǔn)，待測物體的點(diǎn)云相對標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的位置(具體步驟將在圖3中詳細(xì)描述)。
步驟S303，根據(jù)待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)及初始時待測物體的點(diǎn)云位置，利用迭代法在每一次迭代時取待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的部分點(diǎn)云，計算該次迭代時待測物體的虛擬點(diǎn)云位置(具體步驟將在圖4中詳細(xì)描述)。
步驟S304，根據(jù)步驟S303計算得到的最后一次迭代時待測物體的虛擬點(diǎn)云位置，取待測物體點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的所有點(diǎn)云，計算待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的最小距離，及對應(yīng)該最小距離的待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)的坐標(biāo)(具體步驟將在圖6中詳細(xì)描述)。
步驟S305，將該待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)移動到步驟S304計算得到的待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)的坐標(biāo)所表示的位置，從而實(shí)現(xiàn)該待測物體的點(diǎn)云和標(biāo)準(zhǔn)物體點(diǎn)云的最優(yōu)對齊。
步驟S306，輸出最優(yōu)對齊后該待測物體的點(diǎn)云與該標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云之間的距離。
參閱圖3所示，是圖2中步驟S302確定初始時待測物體的點(diǎn)云位置的具體流程圖。
步驟S401，根據(jù)輸入的標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中所有點(diǎn)的坐標(biāo)，求得該標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云中的最小區(qū)域點(diǎn)pt1Min的坐標(biāo)(pt1Min[x]，pt1Min[y]，pt1Min[z])及最大區(qū)域點(diǎn)pt1Max的坐標(biāo)(pt1Max[x]，pt1Max[y]，pt1Max[z])，進(jìn)而可以得到由(pt1Min[x]，pt1Min[y]，pt1Min[z])、(pt1Min[x]，pt1Min[y]，pt1Max1[z])、(pt1Min[x]，pt1Max[y]，pt1Min1[z])、(pt1Min[x]，pt1Max[y]，pt1Max[z])、(pt1Max[x]，pt1Max[y]，pt1Max[z])、(pt1Max[x]，pt1Max[y]，pt1Min[z])、(pt1Max[x]，pt1Min[y]，pt1Max[z])、(pt1Max[x]，pt1Min[y]，pt1Min[z])組成的該標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云包圍盒boxR。
步驟S402，根據(jù)輸入的待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中所有點(diǎn)的坐標(biāo)，求得該待測物體的點(diǎn)云中的最小區(qū)域點(diǎn)pt2Min的坐標(biāo)(pt2Min[x]，pt2Min[y]，pt2Min[z])及最大區(qū)域點(diǎn)pt2Max的坐標(biāo)(pt2Max[x]，pt2Max[y]，pt2Max[z])，進(jìn)而可以得到由(pt2Min[x]，pt2Min[y]，pt2Min[z])、(pt2Min[x]，pt2Min[y]，pt2Max1[z])、(pt2Min[x]，pt2Max[y]，pt2Min1[z])、(pt2Min[x]，pt2Max[y]，pt2Max[z])、(pt2Max[x]，pt2Max[y]，pt2Max[z])、(pt2Max[x]，pt2Max[y]，pt2Min[z])、(pt2Max[x]，pt2Min[y]，pt2Max[z])、(pt2Max[x]，pt2Min[y]，pt2Min[z])組成的該待測物體的點(diǎn)云包圍盒boxM。
步驟S403，判斷所述標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云包圍盒boxR與所述待測物體的點(diǎn)云包圍盒boxM是否相交。具體步驟如下首先得到pt1Min[x]與pt2Min[x]中的較大值(用fMinB[x]表示)、pt1Max[x]與pt2Max[x]中的較小值(用fMaxB[x]表示)，而后比較fMinB[x]與fMaxB[x]，若fMinB[x]大于等于fMaxB[x]，則判定boxR與boxM不相交；同理可得到fMinB[y]和fMaxB[y]、fMinB[z]和fMaxB[z]，通過比較fMinB[y]和fMaxB[y]、fMinB[z]和fMaxB[z]的方式即可判斷boxR與boxM是否相交。
若所述標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云包圍盒boxR與所述待測物體的點(diǎn)云包圍盒boxM相交，則進(jìn)入步驟S404，設(shè)定初始時該待測物體的點(diǎn)云位置p(p
，p[1]，p[2]，p[3]，p[4]，p[5])p
＝0，p[1]＝0，p[2]＝0，p[3]＝0，p[4]＝0，p[5]二0。
若所述標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云包圍盒boxR與所述待測物體的點(diǎn)云包圍盒boxM不相交，則進(jìn)入步驟S405，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中點(diǎn)的坐標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云總數(shù)，求得標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云中心cenR(cenR[x]，cenR[y]，cenR[z])。具體步驟如下獲取該標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中所有點(diǎn)的X軸坐標(biāo)；將所有點(diǎn)的X軸坐標(biāo)相加后除以標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云總數(shù)，從而得到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云中心的X軸坐標(biāo)cenR[x]；同理求得該標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云中心的Y軸坐標(biāo)cenR[y]及該標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云中心的Z軸坐標(biāo)cenR[z]。
步驟S406，根據(jù)待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中點(diǎn)的坐標(biāo)及待測物體的點(diǎn)云總數(shù)，求得待測物體的點(diǎn)云中心cenM(cenM[x]，cenM[y]，cenM[z])。具體步驟如下獲取該待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中所有點(diǎn)的X軸坐標(biāo)；將所有點(diǎn)的X軸坐標(biāo)相加后除以待測物體的點(diǎn)云總數(shù)，從而得到待測物體的點(diǎn)云中心的X軸坐標(biāo)cenM[x]；同理求得該待測物體的點(diǎn)云中心的Y軸坐標(biāo)cenM[y]及該待測物體的點(diǎn)云中心的Z軸坐標(biāo)cenM[z]。
步驟S407，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云中心cenR及待測物體的點(diǎn)云中心cenM，求得初始時該待測物體的點(diǎn)云位置pp
＝cenM[x]-cenR[x]，p[1]＝cenM[y]-cenR[y]，p[2]＝cenM[z]-cenR[z]，p[3]＝angleX，p[4]＝angleY，p[5]＝angleZ。其中，angleX表示點(diǎn)cenM和點(diǎn)cenR的連線與X軸正方向的夾角，angleY表示點(diǎn)cenM和點(diǎn)cenR的連線與Y軸正方向的夾角，angleZ表示點(diǎn)cenM和點(diǎn)cenR的連線與Z軸正方向的夾角。
參閱圖4所示，是圖2中步驟S303利用迭代法在每一次迭代時計算待測物體的虛擬點(diǎn)云位置的具體流程圖。
步驟S501，輸入迭代總次數(shù)，該迭代總次數(shù)由用戶指定。在本較佳實(shí)施例中，用m表示迭代總次數(shù)，用i表示迭代次數(shù)即第幾次迭代，假設(shè)m＝4。
步驟S502，根據(jù)迭代次數(shù)和待測物體的點(diǎn)云總數(shù)得到該次迭代中待測物體的點(diǎn)云數(shù)目n。在本較佳實(shí)施例中，當(dāng)i＝1即第1次迭代時，從該待測物體的點(diǎn)云中按1001的比例等間距均勻取點(diǎn)，即此時n＝待測物體的點(diǎn)云總數(shù)*1/100，其中從該待測物體的點(diǎn)云中按1001的比例等間距均勻取點(diǎn)的具體步驟為首先沿X軸、Y軸、Z軸方向?qū)λ龃郎y物體的點(diǎn)云包圍盒boxM進(jìn)行等間距分割，使該boxM被均勻分成100個小包圍盒，而后分別求得所述100個小包圍盒的中心，最后分別取出離所述100個小包圍盒的中心最近的點(diǎn)；當(dāng)i＝2即第2次迭代時，從該待測物體的點(diǎn)云中按1005的比例等間距均勻取點(diǎn)，即此時n＝待測物體的點(diǎn)云總數(shù)*5/100；當(dāng)i＝3即第3次迭代時，從該待測物體的點(diǎn)云中按101的比例等間距均勻取點(diǎn)，即此時n＝待測物體的點(diǎn)云總數(shù)*1/10；當(dāng)i＝4即第4次迭代時，從該待測物體的點(diǎn)云中按103的比例等間距均勻取點(diǎn)，即此時n＝待測物體的點(diǎn)云總數(shù)*3/10。
步驟S503，利用該次迭代中待測物體的點(diǎn)云數(shù)目及該次迭代時待測物體的虛擬點(diǎn)云位置，計算得到該次迭代中該待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的最小距離。該虛擬點(diǎn)云位置在第1次迭代時為初始時待測物體的點(diǎn)云位置(具體步驟將在圖5中詳細(xì)描述)。
步驟S504，得到對應(yīng)上述最小距離的該待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)的坐標(biāo)，及根據(jù)該待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)的坐標(biāo)，得到該待測物體的虛擬點(diǎn)云位置，作為下一次迭代時待測物體的虛擬點(diǎn)云位置。
步驟S505，判斷迭代次數(shù)是否達(dá)到迭代總次數(shù)。若迭代次數(shù)尚未達(dá)到迭代總次數(shù)，即i小于m時，將i賦值為i+1，而后返回步驟S502；若迭代次數(shù)已經(jīng)達(dá)到迭代總次數(shù)，即i等于m時，流程結(jié)束。
參閱圖5所示，是圖4中步驟S503計算得到該待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的最小距離的詳細(xì)流程圖。
步驟S606，利用待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中點(diǎn)的坐標(biāo)，計算得到該待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的距離f(x)。
其中，n為步驟S502中得到的待測物體的點(diǎn)云數(shù)目； (pt1’[x]，pt1’[y]，pt1’[z])是根據(jù)步驟S502取出的待測物體的點(diǎn)云中點(diǎn)的坐標(biāo)計算得到的坐標(biāo)，(pt1’[x]，pt1’[y]，pt1’[z])＝move*(move2*(mat*movex1))，mat＝move1*matx*maty*matz，具體計算過程如下 (pt1’[x]，pt1’[y]，pt1’[z])即為 即movex1表示步驟S502取出的待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)的原始坐標(biāo)； (pt2[x]，pt2[y]，pt2[z])為標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中到點(diǎn)(pt1’[x]，pt1’[y]，pt1’[z])距離最近的點(diǎn)的坐標(biāo)，具體而言，先計算該標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中每一點(diǎn)到該點(diǎn)(pt1’[x]，pt1’[y]，pt1’[z])距離，而后從中得到最小距離及對應(yīng)該最小距離的標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中點(diǎn)的坐標(biāo)(pt2[x]，pt2[y]，pt2[z])。
步驟S607，判斷上述計算得到的f(x)是否小于對齊精度FunX。
若f(x)不小于FunX，則進(jìn)入步驟S608，利用數(shù)學(xué)法則如擬牛頓迭代法計算f(x)的下降方向。所述下降方向指使f(x)的值變小的方向，即使待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的距離變小的方向。
步驟S609，判斷是否存在所述下降方向。
若存在所述下降方向，則進(jìn)入步驟S610，計算待測物體的點(diǎn)云沿下降方向移動對齊步長D后到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的距離f(x)’。具體而言，首先計算得到待測物體的點(diǎn)云沿下降方向移動D后的位置(p
，p[1]，p[2]，p[3]，p[4]，p[5])，而后利用該位置計算得到該待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的距離f(x)’。其中，所述f(x)’與步驟S606中f(x)的計算方法完全相同，僅僅使用的參數(shù)不同，可參考步驟S606完成計算。
步驟S611，判斷上述計算得到的f(x)’是否小于f(x)。若f(x)’小于f(x)，則返回步驟S608；若f(x)’不小于f(x)，則返回步驟S610。
在步驟S609中，若不存在所述下降方向，則流程結(jié)束。
在步驟S607中，若f(x)小于FunX，則流程結(jié)束。
參閱圖6所示，是圖2中步驟S304計算待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的最小距離及對應(yīng)上述最小距離的該待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)的坐標(biāo)的具體流程圖。
步驟S701，利用待測物體的點(diǎn)云總數(shù)及步驟S504得到的最后一次迭代時待測物體的虛擬點(diǎn)云位置，計算得到該待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的最小距離。本步驟中計算得到待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的最小距離與步驟S503中計算得到待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的最小距離的計算方法完全相同，僅僅使用的參數(shù)不同，可參考步驟S503完成計算。
步驟S702，得到對應(yīng)上述最小距離的待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)的坐標(biāo)。
本發(fā)明所提供的點(diǎn)云最優(yōu)對齊方法，不僅可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云和點(diǎn)云的最優(yōu)對齊，還可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云和標(biāo)準(zhǔn)圖檔、點(diǎn)云和JPG圖形的最優(yōu)對齊，同時本發(fā)明采用了優(yōu)化算法，極大地減少了計算量，速度極為快捷。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1一種點(diǎn)云最優(yōu)對齊方法，其特征在于，該方法包括如下步驟
a.通過點(diǎn)云獲取裝置獲取標(biāo)準(zhǔn)物體和待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，所述標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)的坐標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云總數(shù)，所述待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)的坐標(biāo)及待測物體的點(diǎn)云總數(shù)；
b.根據(jù)所述的標(biāo)準(zhǔn)物體和待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，確定初始時待測物體的點(diǎn)云位置；
c.根據(jù)待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)及初始時待測物體的點(diǎn)云位置，利用迭代法在每一次迭代時取待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的部分點(diǎn)云，計算該次迭代時待測物體的虛擬點(diǎn)云位置；
d.根據(jù)步驟c計算得到的最后一次迭代時待測物體的虛擬點(diǎn)云位置，取待測物體點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的所有點(diǎn)云，計算待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的最小距離，及對應(yīng)該最小距離的待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)的坐標(biāo)；
e.將該待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)移動到步驟d計算得到的待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)的坐標(biāo)所表示的位置。
權(quán)利要求2如權(quán)利要求1所述的點(diǎn)云最優(yōu)對齊方法，其特征在于，該方法還包括步驟
f.輸出經(jīng)步驟e移動后的待測物體的點(diǎn)云與標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云之間的距離。
權(quán)利要求3如權(quán)利要求1所述的點(diǎn)云最優(yōu)對齊方法，其特征在于，所述的待測物體的點(diǎn)云位置指以標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云為基準(zhǔn)，待測物體的點(diǎn)云相對標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的位置。
權(quán)利要求4如權(quán)利要求1所述的點(diǎn)云最優(yōu)對齊方法，其特征在于，所述步驟b包括如下步驟
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中點(diǎn)云的點(diǎn)的坐標(biāo)，得到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云包圍盒；
根據(jù)待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中點(diǎn)云的點(diǎn)的坐標(biāo)，得到待測物體的點(diǎn)云包圍盒；
當(dāng)所述標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云包圍盒與所述待測物體的點(diǎn)云包圍盒相交時，設(shè)定初始時待測物體的點(diǎn)云位置；
當(dāng)所述標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云包圍盒與所述待測物體的點(diǎn)云包圍盒不相交時，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中點(diǎn)云的點(diǎn)的坐標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云總數(shù)求得標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云中心，根據(jù)待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中點(diǎn)云的點(diǎn)的坐標(biāo)及待測物體的點(diǎn)云總數(shù)求得待測物體的點(diǎn)云中心，進(jìn)而根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云中心及待測物體的點(diǎn)云中心求得初始時待測物體的點(diǎn)云位置。
權(quán)利要求5如權(quán)利要求1所述的點(diǎn)云最優(yōu)對齊方法，其特征在于，所述步驟c包括如下步驟
c1.預(yù)設(shè)迭代總次數(shù)；
c2.根據(jù)迭代次數(shù)和待測物體的點(diǎn)云總數(shù)得到該次迭代中待測物體的點(diǎn)云數(shù)目；
c3.利用該次迭代中待測物體的點(diǎn)云數(shù)目及該次迭代時待測物體的虛擬點(diǎn)云位置，計算得到該次迭代中待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的最小距離，該待測物體的虛擬點(diǎn)云位置在第一次迭代時為初始時待測物體的點(diǎn)云位置；
c4.得到對應(yīng)上述最小距離的該待測物體的虛擬點(diǎn)云位置，作為下一次迭代時待測物體的虛擬點(diǎn)云位置；及
c5.重復(fù)步驟c2到步驟c4，直至達(dá)到上述迭代總次數(shù)。
權(quán)利要求6如權(quán)利要求5所述的點(diǎn)云最優(yōu)對齊方法，其特征在于，所述步驟c3包括如下步驟
利用待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中點(diǎn)云的點(diǎn)的坐標(biāo)，計算得到該待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的距離f(x)；
當(dāng)f(x)小于預(yù)設(shè)的對齊精度時，流程結(jié)束；
當(dāng)f(x)不小于所述對齊精度時，計算f(x)的下降方向，所述下降方向指使f(x)的值變小的方向；
當(dāng)不存在所述下降方向時，流程結(jié)束；
當(dāng)存在所述下降方向時，計算待測物體的點(diǎn)云沿下降方向移動對預(yù)設(shè)的齊步長后到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的距離f(x)’；
當(dāng)f(x)’不小于f(x)時，返回步驟計算待測物體的點(diǎn)云沿下降方向移動所述對齊步長后到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的距離f(x)’；及
當(dāng)f(x)’小于f(x)時，返回計算f(x)的下降方向的步驟。
權(quán)利要求7如權(quán)利要求1所述的點(diǎn)云最優(yōu)對齊方法，其特征在于，所述步驟d包括如下步驟
根據(jù)步驟c計算得到的最后一次迭代時待測物體的虛擬點(diǎn)云位置，取待測物體點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的所有點(diǎn)云，計算得到該待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的最小距離；及
得到對應(yīng)上述最小距離的該待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)的坐標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種點(diǎn)云最優(yōu)對齊方法，該方法包括步驟獲取標(biāo)準(zhǔn)物體和待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；根據(jù)所述的標(biāo)準(zhǔn)物體和待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，確定初始時待測物體的點(diǎn)云位置；根據(jù)初始時待測物體的點(diǎn)云位置，利用迭代法在每一次迭代時取待測物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的部分點(diǎn)云，計算該次迭代時待測物體的虛擬點(diǎn)云位置；根據(jù)最后一次迭代時待測物體的虛擬點(diǎn)云位置，取待測物體點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的所有點(diǎn)云，計算待測物體的點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)物體的點(diǎn)云的最小距離，及對應(yīng)該最小距離的待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)的坐標(biāo)；將該待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)移動到計算得到的待測物體的點(diǎn)云中的點(diǎn)的坐標(biāo)所表示的位置。利用本發(fā)明所提供的點(diǎn)云最優(yōu)對齊方法，可快速方便地將點(diǎn)云和點(diǎn)云進(jìn)行最優(yōu)對齊。
文檔編號G06T3/00GK101387506SQ20071020170
公開日2009年3月18日 申請日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者張旨光, 吳新元, 敏 王 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司