[发明专利]三维点云拼接方法、装置及系统

说明书

本发明提供一种三维点云拼接方法、装置及系统，涉及点云处理技术领域，本方法应用于包括主机、转台及相机的系统中，转台上设置有标定板，方法包括：基于用户对标定板的初始化预计值，对转台进行标定，得到转台的圆心及Z轴；接收用户对待测工件所设置的转台旋转次数，以确定转台旋转角度；根据转台旋转次数，向转台发送旋转指令，以使转台带动相机进行旋转拍照；获取由相机拍摄得到的待测工件的多个三维点云；根据多个三维点云、转台的圆心及Z轴及转台旋转角度，对多个三维点云进行刚体变换，得到拼接而成的点云。本发明首先对转台进行标定，然后利用标定好的高精度的机械转台，完成多视角点云的拼接，从而提高拼接的效率及精确度。

技术领域

本发明涉及点云处理技术领域，尤其是涉及一种三维点云拼接方法、装置及系统。

背景技术

在逆向工程中通过测量仪器得到的产品外观表面的点数据集合称之为点云，通常使用三维坐标测量机所得到的点数量比较少点与点的间距也比较大，叫稀疏点云；而使用三维激光扫描仪或照相式扫描仪得到的点云点数量比较大并且比较密集，叫密集点云。在点云扫描技术中，若要扫描完整的产品，需要在不同位置对产品进行扫描，之后将不同位置扫描得到的多帧点云进行拼接，以获得该产品的由点云组成的模型。

现有的多帧点云的拼接通常是基于点云本身特征而进行拼接，比如，提取不同帧点云的多个特征，利用多个特征将点云进行拼接。但是这种拼接方式依赖于特征提取的准确性，拼接效率也较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三维点云拼接方法、装置及系统，首先对转台进行标定，然后利用标定好的高精度的机械转台，完成多视角点云的拼接，从而提高拼接的效率及精确度。

第一方面，本发明实施例提供了一种三维点云拼接方法，应用于包括主机、转台及相机的系统中，相机和转台分别与主机连接，转台上设置有标定板，方法包括：

基于用户对标定板的初始化预计值，对转台进行标定，得到转台的圆心及Z轴；

接收用户对待测工件所设置的转台旋转次数，以确定转台旋转角度；

根据转台旋转次数，向转台发送旋转指令，以使转台带动相机进行旋转拍照；

获取由相机拍摄得到的待测工件的多个三维点云；

根据多个三维点云、转台的圆心及Z轴及转台旋转角度，对多个三维点云进行刚体变换，得到拼接而成的点云。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，初始化预设值包括：标定板的横纵棋盘格数量、棋盘格物理尺寸、转台控制指令；

基于用户对标定板的初始化预计值，对转台进行标定，得到转台的圆心及Z轴，具体包括：

根据转台控制指令，控制转台带动相机旋转拍照，以获取标定板的多个棋盘格图像；

对多个棋盘格图像进行角点检测，确定多个棋盘格图像中的多个角点；

根据相机的标定参数，将多个角点的图像坐标换算到世界坐标系；

根据多个角点在世界坐标系中的坐标，计算得到转台的圆心及Z轴。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，转台控制指令包括：第一转台控制指令和第二转台控制指令；

根据转台控制指令，控制转台带动相机旋转拍照，以获取标定板的多个棋盘格图像，具体包括：

根据第一转台控制指令，控制转台逆时针旋转第一预设角度，并控制相机对标定板进行拍照，得到第一张棋盘格图像；

根据第二转台控制指令，控制转台以预设数量和第二预设角度进行顺时针旋转，每旋转过第二预设角度后，控制相机对标定板进行拍照，得到预设数量的棋盘格图像；