针对工业场景下经典迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法在点云位姿估计中初始位姿敏感度高、迭代时间长的问题,提出一种基于RGB图像的快速点云配准方法。分别采集RGB图像和点云数据,使用ORB(oriented FAST and rotated BRIEF...针对工业场景下经典迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法在点云位姿估计中初始位姿敏感度高、迭代时间长的问题,提出一种基于RGB图像的快速点云配准方法。分别采集RGB图像和点云数据,使用ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)算法提取RGB图像特征点,利用Brute-Force算法进行初始匹配,采用随机采样一致性算法优化匹配,得到单应矩阵和旋转平移矩阵,求解汽车零配件初始位姿。进一步采用主成分分析法和双向KD树近邻搜索算法对预处理后的点云数据进行精确配准。实验结果表明,所提算法相较ICP算法,在配准速度和精度上分别提高了87.2%和5.0%,相对于FR-ICP(fast and robust iterative closest point)算法,在配准精度相当的情况下,配准速度提高了55%。展开更多
点云配准是基于机器视觉进行工业复杂零件三维非接触精密测量的关键环节。为了提高点云配准的效率和准确性,提出一种基于改进法线计算的快速点特征直方图(Fast Point Feature Histograms, FPFH)特征描述子的点云配准方法。采用重心最近...点云配准是基于机器视觉进行工业复杂零件三维非接触精密测量的关键环节。为了提高点云配准的效率和准确性,提出一种基于改进法线计算的快速点特征直方图(Fast Point Feature Histograms, FPFH)特征描述子的点云配准方法。采用重心最近邻体素滤波器对点云进行预处理,减少点的数量同时保留表面细微特征。为解决传统迭代最近点(Iterative Closest Point, ICP)算法对初始位置敏感且收敛速度慢的问题,采用基于改进特征描述子的采样一致性(Sample Consensus Initial Alignment, SAC-IA)初始配准算法进行粗配准,使用基于KDtree加速的ICP算法进行精配准。本文选用三组点云数据,用不同的点云配准方法进行了测试。实验结果显示,在点云添加2%与5%噪声的情况下处理不同规模的点云数据时,所提出的方法配准所用时间和均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE,ERMS)仍优于其它两种对比方法。展开更多
为解决传统迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法存在配准效率低等问题,提出一种改进的采样一致性点云配准算法。通过自适应体素网格滤波法对点云进行处理,可以根据点云量级自动修改体素立方体大小,剔除偏差较大的噪点,降低点...为解决传统迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法存在配准效率低等问题,提出一种改进的采样一致性点云配准算法。通过自适应体素网格滤波法对点云进行处理,可以根据点云量级自动修改体素立方体大小,剔除偏差较大的噪点,降低点云数据量级;在快速点特征直方图(fast point features histogram,FPFH)中引入距离的二次函数,降低远距离邻域点的权值,提高近距离邻域点的权值。运用公开数据集Bunny点云数据进行实验的结果表明,该算法相对于传统点云配准算法的配准精度提升了54.65%,配准效率提升了39.39%。运用多组数据验证了该算法的有效性。展开更多
针对当前发动机叶片损伤体积计算困难、误差较大的问题,提出一种基于点云的压气机叶片的损伤体积测量方法。首先,通过结构光扫描仪获取完整点云模型和损伤点云模型,配准分割得到缺损点云。其次,缺损点云经过姿态转换后与主成分轴对比分...针对当前发动机叶片损伤体积计算困难、误差较大的问题,提出一种基于点云的压气机叶片的损伤体积测量方法。首先,通过结构光扫描仪获取完整点云模型和损伤点云模型,配准分割得到缺损点云。其次,缺损点云经过姿态转换后与主成分轴对比分析、分层、切片、投影得到二维点云轮廓。最后,提出单向双次最近邻点搜索算法对二维点云的轮廓进行有序提取,使用坐标解析法求解投影面的面积,累加各层面积与切片间隔的乘积得到最终的体积。试验结果表明,提出的第一主成分轴方向切片体积计算效果更好,且轮廓提取算法对比凸包提取法、双向最近邻搜索和改进最近邻搜索算法(improved nearest point search,INPS)算法更准确,效率更高,与Geomagic软件结果相比平均相对误差不超过0.3%,证明了算法的高效性和有效性。展开更多
文摘三维点云数据配准在机器人环境感知与建模、虚拟现实、人机交互、逆向工程等领域有着广阔的应用前景。针对传统迭代最近点(Iterative Closest Point,ICP)算法中存在的收敛速度慢、鲁棒性差等问题进行研究,提出了一种融合采样一致性和迭代最近点算法的点云配准方法,对点云数据的快速点特征直方图(Fast Point Features Histograms,FPFH)特征进行提取并对这些特征使用采样一致性初始配准算法(Sample Consensus Initial Alignment,SAC-IA)进而得到点云集间的对应关系,计算出点云的初始变换,从而获得一个较好的配准位置,提出了k-d树近邻搜索方法加速搜寻对应点对,并利用点云的方向向量阈值去除迭代最近点算法产生的误点对,实现点云的精确配准。实验结果表明,算法取得了较高的配准精度,加快了收敛速度。
文摘针对工业场景下经典迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法在点云位姿估计中初始位姿敏感度高、迭代时间长的问题,提出一种基于RGB图像的快速点云配准方法。分别采集RGB图像和点云数据,使用ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)算法提取RGB图像特征点,利用Brute-Force算法进行初始匹配,采用随机采样一致性算法优化匹配,得到单应矩阵和旋转平移矩阵,求解汽车零配件初始位姿。进一步采用主成分分析法和双向KD树近邻搜索算法对预处理后的点云数据进行精确配准。实验结果表明,所提算法相较ICP算法,在配准速度和精度上分别提高了87.2%和5.0%,相对于FR-ICP(fast and robust iterative closest point)算法,在配准精度相当的情况下,配准速度提高了55%。
文摘为解决传统迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法存在配准效率低等问题,提出一种改进的采样一致性点云配准算法。通过自适应体素网格滤波法对点云进行处理,可以根据点云量级自动修改体素立方体大小,剔除偏差较大的噪点,降低点云数据量级;在快速点特征直方图(fast point features histogram,FPFH)中引入距离的二次函数,降低远距离邻域点的权值,提高近距离邻域点的权值。运用公开数据集Bunny点云数据进行实验的结果表明,该算法相对于传统点云配准算法的配准精度提升了54.65%,配准效率提升了39.39%。运用多组数据验证了该算法的有效性。
文摘针对当前发动机叶片损伤体积计算困难、误差较大的问题,提出一种基于点云的压气机叶片的损伤体积测量方法。首先,通过结构光扫描仪获取完整点云模型和损伤点云模型,配准分割得到缺损点云。其次,缺损点云经过姿态转换后与主成分轴对比分析、分层、切片、投影得到二维点云轮廓。最后,提出单向双次最近邻点搜索算法对二维点云的轮廓进行有序提取,使用坐标解析法求解投影面的面积,累加各层面积与切片间隔的乘积得到最终的体积。试验结果表明,提出的第一主成分轴方向切片体积计算效果更好,且轮廓提取算法对比凸包提取法、双向最近邻搜索和改进最近邻搜索算法(improved nearest point search,INPS)算法更准确,效率更高,与Geomagic软件结果相比平均相对误差不超过0.3%,证明了算法的高效性和有效性。
