[发明专利]三维形状数据的位置对准方法和装置

权利要求书

1.一种三维形状数据的位置对准方法，用于从多个计测位置来计测静止的三维形状，综合其距离数据以进行位置对准，其特征在于，实施下述步骤：

数据输入步骤，在新的计测位置处将三维形状上的坐标值输入到计算机中；

模型构筑步骤，构筑环境模型，该环境模型将所述三维形状所存在的空间区域分割为由边界表面相互正交的长方体构成的多个体素，并存储各体素位置；以及

匹配步骤，在对应于所述坐标值的体素的内部设定代表点及其误差分布并存储起来，

所述方法还具有下述步骤：

精密对准步骤，对于针对先前的计测位置的环境模型，使新的计测数据以及误差分布旋转及平移，或者使针对新的计测位置的环境模型旋转及平移，并以邻近的误差分布间距离的总和成为最小的方式，进行位置对准；以及

输出步骤，将所述体素位置、代表点以及误差分布输出到输出装置中。

2.根据权利要求1所述的三维形状数据的位置对准方法，其特征在于，在所述匹配步骤中，在体素内部除了代表点及其误差分布之外，还设定并存储表示在体素内物体存在概率的概率值。

3.根据权利要求1所述的三维形状数据的位置对准方法，其特征在于，在所述精密对准步骤之前具有：粗略对准步骤，对于针对先前的计测位置的环境模型，使新的计测数据以及误差分布旋转及平移，并以具有代表点的体素间距离的总和成为最小的方式，进行位置对准，其中该代表点是与计测数据以及误差分布邻近的代表点，或者使针对新的计测位置的环境模型旋转及平移，并以具有代表点的体素间距离的总和成为最小的方式，进行位置对准。

4.根据权利要求1所述的三维形状数据的位置对准方法，其特征在于，在所述精密对准步骤之前具有：粗略对准步骤，对于针对先前的计测位置的环境模型，使新的计测数据以及误差分布旋转及平移，并以具有代表点的体素的概率值的总和成为最大的方式，进行位置对准，其中该代表点是与计测数据以及误差分布邻近的代表点，或者使针对新的计测位置的环境模型旋转及平移，并以邻近的体素所具有的概率值的差的总和成为最小的方式，进行位置对准。

5.根据权利要求1所述的三维形状数据的位置对准方法，其特征在于，在所述数据输入步骤之后具有：探测范围限定步骤，根据过去的计测位置的变化推定当前的计测位置，或通过能够取得当前的计测位置的传感器来取得，或不仅利用计测数据的距离值还利用反射强度值来限定核对的范围。

6.根据权利要求1所述的三维形状数据的位置对准方法，其特征在于，在所述精密对准步骤中，将误差分布交叉的情况作为同一计测点，将根据分布的一致度求得的加权乘以该情况的距离值，计算误差分布间的距离。

7.根据权利要求1所述的三维形状数据的位置对准方法，其特征在于，在所述模型构筑步骤中，在将最大的体素设定为相当于必要最小限度的分辨能力的大小，而且单一的体素内存在多个被计测点的情况下，以在单一的体素内仅存在单一的被计测点的方式，将该体素进一步分割并分级地分割成多个体素。

8.根据权利要求1所述的三维形状数据的位置对准方法，其特征在于，在所述精密对准步骤之后具有更新所述环境模型的模型更新步骤，在该模型更新步骤中，探测对应于新输入的被计测点的坐标值的体素，

作为在原点和被计测点之间不存在物体的，再设定或擦除位于其间的体素内的代表点和误差分布。

9.根据权利要求1所述的三维形状数据的位置对准方法，其特征在于，在所述精密对准步骤之后具有更新所述环境模型的模型更新步骤，在该模型更新步骤中，探测对应于新输入的被计测点的坐标值的体素，

在该体素内没有代表点的情况下，将所述坐标值和误差分布设定为代表点的坐标值和误差分布。

10.根据权利要求1所述的三维形状数据的位置对准方法，其特征在于，在所述精密对准步骤之后具有更新所述环境模型的模型更新步骤，在该模型更新步骤中，探测对应于新输入的被计测点的坐标值的体素，

在所述体素内有已经设定了的代表点的情况下，比较新取得的误差分布和已经设定了的体素内的误差分布，

在误差分布相互重叠的情况下，根据两误差分布再设定新的误差分布和新的代表点，

在误差分布不相互重叠的情况下，以在单一的体素内仅存在单一的代表点的方式，将该体素进一步分割并分级地分割为多个体素。