[发明专利]一种基于图优化的多站位扫描点云全局配准方法

说明书

本发明公开了一种基于图优化的多站位扫描点云全局配准方法，包括：获取多站位原始三维点云数据，通过布置多站位扫描得到覆盖飞机整机表面的多站位点云数据；基于标靶的初始配准，相邻站位的点云数据通过各视角的标靶完成初始配准；相邻视角点云重叠面积计算，通过栅格化采样方法计算相邻点云重叠区域面积；精配准图结构建立，以每一站点云数据作为图的节点，相邻站位点云数据的重叠面积作为图结构相邻节点的边建立精配准图；基于环闭合的图优化精配准，根据特定闭合顺序逐步完成整机点云精配准。实现对大尺度飞机外形全貌的精确测量，为整机检测提供完整数据。该方法提高了检测效率和精度，且不易受外界环境的影响，便于操作。

技术领域

本发明属于飞机检测技术领域，涉及一种飞机点云配准方法，特别是涉及一种基于图优化的多站位扫描点云全局配准方法。

背景技术

在飞机制造领域，对飞机整机的高精度制造要求在不断的提高，与此同时，对飞机的精确检测亦变得越来越重要。在过去的很长一段时间内，三坐标测量法以其极高的精度在精密制造中取得了广泛的应用。然而，在面对飞机这类大尺寸产品时，三坐标测量仪难以完成对飞机的整体测量。在这样的背景下，三维激光扫描技术应运而生，被广泛应用于获取物体表面数据，其可在短时间内获取周围场景的点云数据，极大地提高了大尺寸物体的检测效率。

对于飞机的整体测量而言，可通过三维激光扫描从不同视角获取飞机局部点云数据，并对飞机局部点云数据进行配准处理。现有技术中，对于多视角点云配准大多采取重复执行两两配准的方法，数据计算量大，效率低。同时，还容易将每对点云配准的误差累积到总体误差内，使得配准误差较大。

发明内容

本发明提出一种效率和精度更高的基于图优化的多站位扫描点云全局配准方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于图优化的多站位扫描点云全局配准方法，包括以下步骤：

步骤1、获取带标靶的多视角原始飞机三维点云数据；

利用三维激光扫描仪在多个站位获取飞机局部点云数据，每个站位在飞机和三维激光扫描仪之间摆放4个以上十字标靶，作为初始配准的依据；

步骤2、初始配准；

根据相邻站位标靶位置关系进行标靶配对，完成初始配准；

步骤3、相邻点云重叠面积计算；

采用栅格化降采样的方法计算相邻站位点云数据重叠区域点云面积；

步骤4、图结构建立；

以每一站位点云数据作为图结构的节点，相邻站位点云数据的重叠区域点云面积作为图结构的相邻节点边的权值，建立精配准图；

步骤5、环闭合层级配准；

在精配准图的基础上，得到最大生成树，并得到无环的树结构；通过逐次向最大生成树添加边而形成环，依次闭合形成的环，实现飞机多视角点云的精配准。

进一步地，步骤1中，十字标靶为可翻转的圆形四等分黑白相间的标志物，十字标靶中心在翻转时保持位置不变；每个站位在飞机和三维激光扫描仪之间摆放的4个以上十字标靶中，任意3个十字标靶不共线。

进一步地，步骤1中，所述三维激光扫描仪型号为ScanStation P20。

进一步地，步骤2中，初始配准为基于标靶拓扑结构的对应点初始配准，具体为：