基于重心与质心变换的三维点云初始配准算法制造技术

基于重心与质心变换的三维点云初始配准算法，针对三维点云配准中ICP等精确配准算法容易陷入局部最优的问题，首先对点云进行滤波处理；然后，通过点云数据重心与质心建立点云数据之间的旋转变换初步模型；其次，根据旋转角度与配准误差的关系，建立迭代旋转模型，找出最佳旋转角度，进而完成初始配准；最后，结合ICP算法进一步精确配准验证该初始配准算法的有效性。本发明专利技术算法与通过重心重合的初始配准方法进行了对比实验，结果表明：本发明专利技术提出的算法初始配准效果，明显优于基于重心重合的初始配准方法，初始配准效果较好。

【技术实现步骤摘要】
基于重心与质心变换的三维点云初始配准算法
本专利技术涉及技术计算机应用领域，具体涉及一种基于重心与质心变换的三维点云初始配准算法。
技术介绍
随着三维点云扫描与处理技术的不断进步，点云配准在逆向工程、3D打印、三维重建、工业测量等领域是非常重要的基本问题。同时，多视角点云配准是生成完整三维点云模型的基础工作，也是三维建模技术中的研究重点和难点。点云配准应用最广泛的算法是最近点迭代(iterativeclosestpoint,ICP)算法。该算法在待配准点云比较接近时有较好的配准效果，但在点云初始位置相差较大时，容易收敛于局部最优化。因此点云的初始配准变得尤为重要，这个过程中，配准精度不高，因此又称为粗配准。目前，有关点云初始配准的算法可以分为：基于几何特征描述的算法(FPFH)，基于全局搜索策略的算法(4PCS)，基于统计学概率的算法(NDT)，重心重合法。重心重合法就是简单的将两点云数据的重心重合，计算两点云数据集的重心，并进行相对平移，该方法只能减小平移方向的误差，不能减小旋转误差，初始配准的精度往往达不到检测的要求，在实际应用中使用较少。
技术实现思路
针对三维点云配准中ICP等精本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于重心与质心变换的三维点云初始配准算法，其特征在于：首先对点云进行滤波处理；然后通过点云数据重心与质心建立点云数据之间的旋转变换初步模型；其次，根据旋转角度与配准误差的关系，建立迭代旋转模型，找出最佳旋转角度，进而完成初始配准；最后，结合ICP算法进一步精确配准。

【技术特征摘要】
1.一种基于重心与质心变换的三维点云初始配准算法，其特征在于：首先对点云进行滤波处理；然后通过点云数据重心与质心建立点云数据之间的旋转变换初步模型；其次，根据旋转角度与配准误差的关系，建立迭代旋转模型，找出最佳旋转角度，进而完成初始配准；最后，结合ICP算法进一步精确配准。2.一种基于重心与质心变换的三维点云初始配准算法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，分别读取TXT格式的三维点云文件，设P和Q分别为初始位置不同且旋转角度偏差较大的两个点云数据集；步骤2，运用点云数据处理中的统计滤波器，对点云数据集进行滤波处理.统计滤波器对点云数据中每个数据点的邻域进行统计分析,过滤掉不符合要求的数据点,以减小噪声和离群值的影响；步骤3，建立初始旋转变换模型；步骤4，利用点云数据集的空间信息，计算点云P重心和质心，点云Q的重心和质心；步骤5，计算点云P和Q重心与质心形成的向量；步骤6，根据初始旋转变换模型，分别计算得到初始旋转变换矩阵R和初始平移矩阵T0；步骤7，建立迭代旋转变换模型；步骤8，取旋转角度为根据配准误差函数公式求出dis[0]，并赋给最小配准误差dis0，即dis0＝dis[0]；步骤9，将旋转角度的值加1，计算出步骤10，判断是否满足终止条件，若不满足终止条件，比较与dis0的大小，并将小的值赋给dis0，再执行步骤9；若满足终止条件，则输出dis0最小时对应的步骤11，根据迭代旋转变换模型，得到初始配准后的点云数据集；步骤12，通过ICP算法对初始配准的点云集进行精确配准；步骤13，以TXT格式输出精准配准后的点云数据集。3.根据权利要求2所述一种基于重心与质心变换的三维点云初始配准算法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙水发，夏坤，许安宁，李准，董方敏，汪龙志，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42