[发明专利]一种用于船体构件的点云配准方法

说明书

技术领域

本发明属于检测装置技术领域，具体涉及一种用于船体构件的点云数据配准 方法。

背景技术

在船体的分段制造中，船板、肋骨和管件因其外形复杂，所以这些构件的成 型过程检测的难度较大，然而，船体构件的成型检测质量又严重的影响了船舶的 建造质量和建造周期。

随着机器视觉技术的发展，基于机器视觉的检测技术已经广泛的应用于汽车 电子、航空航天、制药工程等领域。随着造船的数字化程度的提高，基于机器视 觉的检测技术也在逐渐向船舶制造中应用。

基于机器视觉的船体构件检测技术，其原理是通过对成型过程中船体构件的 关键型线的三维重建，再将关键型线的测量数据模型和其理论模型进行配准和偏 差计算，从而评价船体构件的成型质量。在检测过程中，点云的数据配准方法直 接影响了测量结果精度和测量效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于船体构件的点云配准方法，包 括：一种用于船体构件的点云数据配准方法，包括以下步骤：

S1：基于机器视觉的船体构件检测技术，对船体构件的关键型线进行三维重 建；

S2：将关键型线的测量数据模型和理论数据模型分别化为测量点云和理论点 云；

S3：将测量点云和理论点云进行自动配准；

S4：对测量点云进行配准微调，用于对配准后的结果进行细微的调节并补 偿配准偏差。

优选地，在步骤S3中，自动配准方法采用矢量约束法。

进一步，在步骤S4中，配准微调包括对测量点云的平移微调和旋转微调。

更进一步，矢量约束法包括以下步骤：

S11：选择点云中的一个端点作为参考点，平移点云使参考点和全局坐标系 的原点重合；

S12：以全局坐标系原点为旋转中心，全局坐标系的坐标轴+OZ作旋转轴线， 旋转点云至其参考向量和全局坐标中坐标轴OX的正方向同向；

S13：以全局坐标系的原点为回转中心，选择全局坐标系的坐标轴+OX为回 转矢量，对测量点云或理论点云进行回转变换使测量点云或理论点云所在平面的 法向量和全局坐标系的坐标轴+OZ的方向相同；

S14：回转变换后的点云，即为完成自动配准后的点云。

进一步，平移微调需要手动实现测量点云沿全局坐标系的坐标轴X、Y的平 移变换，可以自定义平移步长值的大小。

更进一步，旋转微调是以全局坐标系的原点为旋转中心、以全局坐标系的坐 标轴+OZ为旋转轴，以手动方式实现对测量点云的旋转变换，单次旋转变换的角 度值定义为旋转步长值，旋转步长值的大小和方向可以自定义。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：本发明的一种用于船体构件的 点云配准方法，通过测量点云的自动配准和配准微调，完成船体构件的关键型线 的快速配准，为偏差船体构件的成型检测提供数据支持，提高船体构件成型检测 的效率和准确性。

附图说明

图1为本发明的一个较佳实施例的一种用于船体构件的点云数据配准方法 的流程图；

图2(a)为本发明中测量曲线或理论曲线的旋转变换定义图；

图2(b)为本发明中测量曲线或理论曲线的回转变换定义图；

图3(a)～(g)为理论点云AB、测量点云CD的自动配准原理图；

图4(a)～(g)为理论点云AB、测量点云DC的自动配准原理图；

图5(a)～(g)为理论点云BA、测量点云CD的自动配准原理图；

图6(a)～(g)为理论点云BA、测量点云DC的自动配准原理图；

图7(a)～(d)为自动配准完成后的配准微调的原理图；

图8(a)～(h)为理论点云AB、测量点云CD的一个完整的配准示意图；

图9(a)、(b)分别为图8(g)、(h)的放大图，为平移微调的示意图。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的一个较佳实施例，举例证明本发明可以实 施，可以向本领域中的技术人员完整介绍本发明，使其技术内容更加清楚和便于 理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，其保护范围并非仅限 于文中提到的实施例，本文的附图和说明本质上是举例说明而不是限制本发明。 在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以 相似数字标号表示。

如图1所示，本发明提供了一种用于船体构件的点云配准方法，包括以下步 骤：

S1：基于机器视觉的船体构件检测技术，对船体构件的关键型线进行三维重 建；