[发明专利]一种基于局部特征描述子的点云自动配准方法

摘要

本发明提出了一种基于局部特征描述子的点云自动配准方法，能够基于局部快速点特征直方图描述子以及采样一致性算法获取初始匹配点对，通过误差度量损失函数获取到粗配准矩阵，然后结合迭代最近点算法获取精配准刚体变换矩阵，可以有效的解决由于不同视角下三维点云无法自动配准的问题；与现有的方法相比较，本发明优点在于无需粘贴标志点，不受定位装置的影响，无需额外的辅助装置，对环境的要求也不高，并且效率较高，在实际的测量中，本方法具有较高的鲁棒性。

主权项

1.一种基于局部特征描述子的点云自动配准方法，其包括以下步骤：S1、使用面结构光扫描仪测量被测工件，获取不同视角位姿下的单片点云数据，以第一次测量的单片点云数据为源点云，以第二次测量的单片点云数据为目标点云，得出源点云与目标点云的“中间值”，在下一次配准中，以“中间值”为源点云，以第三次测量的单片点云数据为目标点云，以此类推；S2、将获取的点云数据进行点云预处理；S3、计算局部特征点描述子，并使用采样一致性算法获取点云粗匹配的刚体变换矩阵；S4、基于迭代最近点的算法获取精确的刚体变换矩阵，包括以下步骤：S401、在源点云的K邻域内，计算点到法线的距离，将小于距离阈值的点对认为是匹配点；S402、通过两个配准中点云的重叠部分的k个最佳对应关系估计，最终使用的对应关系数量根据预设重叠百分比的方法选择匹配点对，并将匹配点对存入匹配点对集C”；S403、采用点到面误差度量优化方法建立相应的数学模型，然后通过求解目标函数获得刚性变换矩阵，从而获得旋转矩阵R和平移矩阵T两部分；S404、通过矩阵乘法、旋转矩阵R和平移矩阵T计算得到相应的转换坐标，将不同坐标系下的测量数据转换到统一坐标系下，得到完整的测量数据模型，完成测量点云刚性变换；S405、通过设置配准收敛的条件为同时满足旋转收敛条件和平移收敛条件，否则跳回S401，进行下一次迭代，旋转收敛条件为测量点云的旋转角度的余弦值cosθ是否大于预设的旋转阈值e，若是，则旋转收敛，否则未旋转收敛；所述平移收敛条件为测量点云的平移距离D是否小于预设平移阈值t，若是，则平移收敛，否则未平移收敛。