[发明专利]一种基于双面点云信息的快速测距方法及其系统

权利要求书

1.一种基于双面点云信息的快速测距方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1获取待测物体的双面点云信息，将其记为点云A和点云B，分别计算所述点云A和点云B的点云端点，其中，根据距离极近的双面点云数据高度相似的特点，在测量薄壁零件的厚度时，将薄壁零件正反面的点云信息作为待测物体的双面点云信息，不能选择薄壁零件的两个侧面，并尽量少包含侧面数据；具体包括：

S11获取待测物体的双面点云信息；

S12对所述点云A和点云B进行坐标变换，使其平行于X-Y坐标平面；

S13计算调整后的点云A与点云B的几何中心Ce_A与Ce_B；

S14根据过点云A几何中心Ce_A的X-Z平面和Y-Z平面，将所述点云A划分为四个点云块，并分别计算上述四个点云块中距离所述点云A几何中心Ce_A最远的点，将其作为所述点云A的点云端点；

S15对所述调整后的点云B同样实施步骤S14，以此获得所述点云B的点云端点；

S2将所述点云A和点云B的点云端点依次进行匹配，以此完成两片点云的粗配准；

S3将所述点云A和点云B的点云数据进行坐标变换，并剔除所述点云A和点云B中的无效点，获得重整后的点云A和点云B；

S4计算所述重整后的点云A和点云B的形状差，通过调整所述重整后的点云B的姿态和位置使两片点云的形状差最小，以获得修正后的点云B；

S5在所述待测物体的两表面上选取预设数量的测量点，获得该测量点的真实间距，并计算该测量点在重整后的点云A和修正后的点云B上的计算间距，根据所述计算间距与真实间距的差值对所述修正后的点云B进行更新获得最终的点云B，利用所述重整后的点云A和最终的点云B计算所述待测物体的真实距离分布。

2.如权利要求1所述的基于双面点云信息的快速测距方法，其特征在于步骤S2包括如下子步骤：

S21根据所述点云A与点云B的点云端点对应关系，利用所述点云A的点云端点构建新坐标系T_A，同时利用所述点云B的点云端点构建新坐标系T_B，然后利用下式计算齐次变换矩阵

S22利用所述齐次变换矩阵对所述点云B进行坐标变换，获得端点匹配后的点云B坐标矩阵，以此完成两片点云的粗对准。

3.如权利要求2所述的基于双面点云信息的快速测距方法，其特征在于步骤S3包括如下子步骤：

S31对粗对准后的所述点云A和点云B进行坐标变换，使所述点云A的点云端点中的三个任选点位于X-Y平面；

S32将步骤S31中坐标变换后的两片点云投影到X-Y平面，获得重叠的投影区域A_r；

S33保留点云A与点云B中投影到A_r的部分，其余部分视为无效数据并剔除，得到重整后的点云A坐标矩阵与重整后的点云B坐标矩阵

4.如权利要求3所述的基于双面点云信息的快速测距方法，其特征在于，步骤S4包括如下子步骤：

S41对所述重整后的点云A坐标矩阵和重整后的点云B坐标矩阵进行求差运算，得到形状差矩阵D_h；

S42计算所述形状差矩阵D_h的最小二乘拟合平面S^D及其法向矢量t^D，然后计算将该法向矢量t^D转换到Z轴矢量z_a＝[0 0 1]^T的旋转变换矩阵并根据其构建齐次变换矩阵

S43利用所述齐次变换矩阵校正所述重整后的点云B坐标矩阵获得倾斜的点云B坐标矩阵所述倾斜的点云B平行于重整后的点云A；

S44对所述重整后的点云A坐标矩阵和倾斜的点云B坐标矩阵进行求差运算，得到校正形状差矩阵并计算所述校正形状差矩阵中各元素的形状差均值P_mean；

S45利用所述形状差均值P_mean对所述倾斜的点云B坐标矩阵进行进一步修正，得到修正后的点云B坐标矩阵，

式中，为修正后的点云B坐标矩阵。