[发明专利]一种基于采样球扩散的复杂异形曲面点云配准方法

说明书

本发明公开了一种基于采样球扩散的复杂异形曲面点云配准方法，步骤S100：获取点云源点云和目标点云；步骤S200：源点云构造采样球；步骤S300：目标点云构造采样球；步骤S400：对两个采样球的两点与球心构成的夹角进行判断；步骤S500：在源点云构造的采样球选取若干个采样点，并计算其FPFH特征；步骤S600：在目标点云构造的采样球查找与采样点具有相似FPFH特征的对应点；步骤S700：判断是否找到足够多的对应点；步骤S800：完成对源点云和目标点云粗配准；步骤S900：重新构造采样球和通过改变采样球的半径构造新的采样球进行扩散；步骤S1000：对对应点对进行变换，若不满足预设阈值则继续扩散，反之则停止扩散。减少了迭代次数，降低时间复杂度，提高鲁棒性和配准精度。

技术领域

本发明涉及三维图像处理技术领域，尤其涉及一种基于采样球扩散的复杂异形曲面点云配准方法。

背景技术

近年来，船舶制造、航空、航天科技的迅猛发展，各种复杂的异形曲面器件被愈来愈多的应用于这些领域。随着“中国制造2025”的概念越来越深入人心，机器视觉产业也得到了越来越多的关注。三维重建技术是计算机视觉的一个重要组成部分，复杂异形曲面物体的三维重建在船舶制造、航空航天领域有着非常广泛的应用前景。目前随着三维扫描技术的不断成熟，点云数据配准方法的研究逐渐成为了点云配准的关键。

传统的点云配准方法难以完成复杂异形曲面的高精度的点云配准。目前，传统的点云配准方法主要有两个缺点：两个待匹配点集必须有相当大的重叠区域，且初始位置应尽可能接近，否则，将影响配准的结果，从而产生错误的匹配结果；其次迭代次数太多导致时间复杂性增加，时间复杂度高，收敛速度慢。

因此，如何能够减少迭代次数，缩短计算时间，降低时间复杂度，提高鲁棒性和配准的精度，以适应复杂异性曲面的工程生产成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种基于采样球扩散的复杂异形曲面点云配准方法能够减少迭代次数，缩短计算时间，降低时间复杂度，提高鲁棒性和配准的精度，以适应复杂异性曲面的工程生产。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种基于采样球扩散的复杂异形曲面点云配准方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S100：基于机器视觉的复杂异性曲面点云获取技术，获取复杂异性曲面两片点云源点云和目标点云；

步骤S200：源点云构造采样球，寻找采样球球面上距离最大的两点；

步骤S300：目标点云构造采样球，寻找采样球球面上距离最大的两点；

步骤S400：对两个采样球的两点与球心构成的夹角进行判断，若满足预设条件则进入步骤S500，若不满足预设条件则返回步骤S300；

步骤S500：在源点云构造的采样球的球表面选取若干个采样点，计算所有采样点的FPFH特征；

步骤S600：在目标点云构造的采样球的球表面查找与源点云构造的采样球的球表面选取的采样点具有相似FPFH特征的对应点，并统计对应点对数；

步骤S700：判断是否找到了足够多的对应点，若不够则返回步骤S300，若足够则进入步骤S800；

步骤S800：根据步骤S700确定的对应点完成对源点云和目标点云粗配准；

步骤S900：分别以源点云构造采样球球面上的对应点对中采样点作球心和目标点云构造采样球球面上的对应点对中对应点作球心，构造源点云扩散采样球和目标点云扩散球，通过改变源点云构造采样球和目标点云构造采样球的半径构造新的采样球进行扩散；

步骤S1000：从所获得的对应点对中剔除外点，剔除外点后对所有对应点对进行变换，若不满足预设阈值则继续扩散，若满足预设阈值则停止扩散。