[发明专利]一种适用于ToF相机的三维点云自动配准方法及系统

权利要求书

1.一种适用于ToF相机的三维点云自动配准方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)将被测物(4)放置于转台(1)中心，转台(1)上表面铺有漫反射材料(2)，漫反射材料(2)上间隔设有圆形标记点(3)，调节ToF相机(5)的视角朝向转台(1)中心的被测物(4)；

2)从ToF相机(5)采集数据，获得原始点云C_i和原始强度图像G_i，i表示采集次数的序数；

3)对原始点云C_i和原始强度图像G_i进行处理得到粗配准被测物点云CWS_i和标记点点云CWM_i；

4)使转台旋转角度，转台转动的角度为：

θ＝360/(2×3ⁿ)＝180/3ⁿ,n＝1,2,3...

其中，n表示转动参数，n为固定值；

5)如果转台累计转过角度达到一圈，则继续以下步骤；如果转台累计转过角度未达到一圈，则返回步骤2)再次进行采集数据计算，每次采集转台转动的角度相同；

6)采用配准方法配准各次处理得到的标记点点云CWM_i获得各自的精配准变换矩阵TM_i；

7)使用精配准变换矩阵TM_i对各自对应的粗配准被测物点云CWS_i进行变换，即得到精配准被测物点云CWST_i，实现被测物三维点云的配准。

2.根据权利要求1所述的一种适用于ToF相机的三维点云自动配准方法，其特征在于：所述步骤3)对原始点云C_i和原始强度图像G_i进行处理得到粗配准被测物点云CWS_i和标记点点云CWM_i具体为：

3.1)从原始点云C_i中识别出转台并获得转台内点、转台中心与转台法向；

3.2)计算原始点云C_i的粗配准变换矩阵T_i；

3.3)使用粗配准变换矩阵T_i对原始点云C_i进行变换，得到粗配准点云CW_i；

3.4)根据已知数据对粗配准点云CW_i进行背景分割，得到粗配准被测物点云CWS_i；

3.5)根据原始点云C_i中各点与原始强度图像G_i中各像素的对应关系，结合转台内点，从原始强度图像G_i中抠取出转台强度图像GP_i；

3.6)在转台强度图像GP_i中识别出各圆形标记点(3)的中心，根据上述对应关系，结合粗配准点云CW_i，用双线性内插法求得各圆形标记点(3)中心的三维坐标，得到标记点点云CWM_i。

3.根据权利要求2所述的一种适用于ToF相机的三维点云自动配准方法，其特征在于：所述步骤3.1)中从原始点云C_i中识别出转台并获得转台内点、转台中心与转台法向具体包括：

3.1.1)对原始点云C_i进行多平面拟合获得所有平面及各平面的内点；

3.1.2)对于每一平面，将其内点投影到该平面上，计算所有投影点的凸包；

3.1.3)对于每一凸包，取其上的所有点，用最小二乘法拟合圆；

3.1.4)筛选出拟合度达到圆拟合度阈值的拟合结果；

3.1.5)从筛选出的拟合结果中选取拟合半径最接近转台半径的拟合数据，获得转台内点、转台中心与转台法向。