[发明专利]一种基于结构光的全景点云配准方法

摘要

本发明涉及一种基于结构光的全景点云配准方法，属于机器人视觉领域。该方法首先采用结构光的方法获取待测目标的N个目标点云和N个待配准点云；对N个待配准点云以及N个目标点云进行降采样，把每个点云空间中分割成M个体素，并将每个点云空间中位于同一个体素中的点取均值输出；获取每个待配准点云对应的二维坐标变换矩阵并扩展为对应的三维坐标变换矩阵；利用迭代最邻近点ICP算法将三维坐标变换矩阵作为初值，进行点云进行精配准，并对精配准后的全景点云进行点云融合，得到完整的全景点云，配准完毕。本发明利用基于深度的变权重粗配准方法，可快速完成目标点云与待测点云的粗配准，随后使用ICP算法实现高精度的点云精配准。

主权项

1.一种基于结构光的全景点云配准方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)选定一个待测目标，选取相机和投影仪，采用结构光的方法获取待测目标对应的N个目标点云和N个待配准点云；(2)使用体素网络法对N个目标点云和N个待配准点云进行降采样，把每个点云空间中分割成M个体素，并将每个点云空间中位于同一个体素中的点取均值输出；(3)获取每个待配准点云对应的二维坐标变换矩阵；具体方法如下：把降采样后的第i个待配准点云与降采样后的第i个目标点云都投影到相机坐标系o_cx_cy_c，计算中各点到相机光心o_cx_cy_cz_c原点距离并进行归一化得到中每个点对应的距离权值；对于中第j个点，该点到相机光心o_cx_cy_cz_c原点距离的计算表达式如下：其中，代表第i个待配准点云空间中第j个点的X坐标，代表第i个待配准点云空间中第j个点的Y坐标；归一化后，得到第i个待配准点云空间中第j个点对应的距离权值，表达式如下：其中，N_i为中点的个数；利用每个点对应的距离权值计算对应的二维坐标变换矩阵，表达式如下：其中,代表第i个目标点云空间中第j个点的X坐标，代表第i个目标点云空间中第j个点的Y坐标；(4)将步骤(3)得到的每个待配准点云对应的二维坐标变换矩阵扩展为对应的三维坐标变换矩阵，粗配准完毕；对于第i个待配准点云其对应的三维坐标变换矩阵表达式如下：其中，h_i,j表示中第i行，第j列元素；(5)设定ICP算法的收敛条件，将每个待配准点云对应的三维坐标变换矩阵作为初值，利用ICP算法进行点云精配准，并对精配准后的全景点云进行点云融合，得到完整的全景点云，配准完毕。