[发明专利]运动旋转物体的转动轴方向与转动角速度解算方法

摘要

本发明提供了运动旋转物体的转动轴方向与转动角速度解算方法，首先使用最近点迭代点云配准算法对该时刻相邻点云进行配准，利用配准矩阵构建局部轨迹矩阵；其次根据局部轨迹矩阵求取点位置信息，并点轨迹拟合，求解出某时刻某点此时的速度，最后根据刚体转动物理过程建立方程，进行旋转参数解算步骤；本发明摆脱了对特征点的依赖，使用局部轨迹矩阵来描述目标在某个时刻的运动状况；对由于目标自遮挡而造成点云局部缺失有很好的鲁棒性，避免了因序列点云中特征点轨迹不完整而造成的误差；能有效求解转动轴与转动角速度，特别是当旋转物体角速度为变速运动时，求解结果能更好地跟踪设定角速度的变化，求解精度更高，求解优势更为明显。

主权项

1.运动旋转物体的转动轴方向与转动角速度解算方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1，构建局部轨迹矩阵：当求解t_i时刻的旋转轴方向与旋转角速度时，将t_i时刻的点云利用最近点迭代点云配准算法与t_i‑1时刻点云配准得到配准矩阵M_i‑1；利用t_i时刻的点云和t_i‑1时刻点云得到的配准矩阵M_i‑1的信息对下一时刻点云的配准计算进行初始化，进一步迭代得到t_i到t_i+1时刻的配准矩阵M_i+1，利用配准矩阵M_i‑1、M_i+1构建局部轨迹矩阵TM；步骤2，求取点的位置和速度：对t_i时刻的点云上的任意的一点P，利用步骤1所得点的局部轨迹矩阵乘以该点的扩充向量得到其位置轨迹PS，对该点位置轨迹PS进行曲线拟合，根掘拟合曲线求出t_i时刻该点在各个方向的速度v_x、v_y、v_z；步骤3，求解旋转参数：选取t_i时刻的点云中的任意n个点，按照步骤2的方法求取在t_i时刻点云上所选取的n个点分别在t_i时刻的位置轨迹PS和速度；构造运动目标的运动方程，联立t_i时刻点云中n个点的位置和速度，求解得到运动旋转目标t_i时刻各个轴的分角速度；进而根掘分角速度求出运动旋转物体t_i的转动速度和转轴方向。