[发明专利]基于改进ICP算法的损伤零部件精确配准方法

摘要

本发明公开了一种基于改进ICP算法的损伤零部件精确配准方法，该方法首先采用三点对齐法进行预配准将两个模型大体调整到正确的位置，然后采用改进型ICP算法进行精确配准，在精确配准过程中，将对应点曲率约束与对应点间距离约束相结合，并通过设定曲率约束和距离阈值实现损伤点云的自动剔除，以获得非损伤区域的对应点，实现非损伤区域的精确配准，从而快速准确获得损伤区域形貌。其显著效果是：相较于传统ICP算法，充分考虑了精确配准过程中损伤零部件表面尺寸和形貌发生变化，将对应点曲率约束与对应点间距离约束相结合，保证了配准点云对应点的准确性。

主权项

一种基于改进ICP算法的损伤零部件精确配准方法，其特征在于按照以下步骤进行：步骤1：采用三点对齐法，以原始模型点集Q₀为参考基准，对损伤模型点集P₀进行预配准，得到第k＝1次迭代后的损伤模型点集P_k，其中：$Q_0=\left\{q_0^j\right|j=\mathrm{1,2},...,m\},P_0=\{p_0^i|i=\mathrm{1,2},...,n\},P_k=\left\{p_k^i\right|i=\mathrm{1,2},...,n_k\},$为原始模型点集Q₀中第j个点的三维坐标位置，为损伤模型点集P₀中第i个点的三维坐标位置，为第k次迭代后损伤模型点集P_k中第i个点的三维坐标位置，m为原始模型点集Q₀中的总点数，n为损伤模型点集P₀中的总点数，n_k为第k次迭代后损伤模型点集P_k中的总点数；步骤2：对第k次迭代后损伤模型点集P_k中的第i个点寻找原始模型点集Q_k‑1中距离最近的点来构建新的原始模型点集Q_k，并记为：为第k次迭代后原始模型点集Q_k中第i个点的三维坐标位置；步骤3：计算第k次迭代后原始模型点集Q_k与损伤模型点集P_k中各个对应点的曲率和距离，若对应点的曲率或距离不满足预设条件，则判定该对应点为损伤区域点，将其剔除后由剩余的点构成新的原始模型点集与损伤模型点集步骤4：针对步骤3所得的原始模型点集与损伤模型点集计算目标函数取值最小时的旋转变换矩阵R_k和平移变换矩阵T_k，其中与分别为与中第i个点的三维坐标位置；步骤5：按照P_k+1＝R_kP_k+T_k更新损伤模型点集；步骤6：判断原始模型点集Q_k与损伤模型点集P_k+1中对应点的平均距离是否小于预设条件，如果是，则以步骤5所得的损伤模型点集P_k+1作为配准结果，否则，设置k＝k+1并返回步骤2进入下一次迭代运算。