【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到三维点云处理领域，尤其是一种基于次邻帧约束位姿图优化的点云三维重建方法。该方法基于截断最小二乘点云配准方法和位姿图优化三维重建方法，对主动式传感器获取的多视角点云进行处理，实现目标的高精度三维重建。
技术介绍
1、三维重建技术作为一种点云处理技术，以其非接触式测量、受环境光照影响小、能重建目标三维模型等优点被广泛应用在城市规划、文物保护、工业制造、空间交会对接等领域。三维重建通过主动式传感器获取目标多个视角下的点云，并采用点云配准技术计算点云之间的刚体变换矩阵，将不同视角下的点云变换到统一坐标系中，获取目标三维模型。由于点云配准存在误差，导致重建时整体误差逐渐累积。这种累积误差可能会导致重建的点云模型出现畸变、形变或错位等问题。为抑制累积误差的影响，采用位姿图优化方法将误差重新分配到各帧，避免出现较大的累积误差，从而提高三维重建精度。位姿图是由节点和边构成的图结构，其中节点表示点云位姿，是待优化的变量，边表示点云位姿之间的变换关系，是优化问题的约束条件。通过位姿图优化，提升点云位姿整体精度和三维重建精度。受传感器噪声、远...
【技术保护点】
1.一种基于次邻帧约束位姿图优化的点云三维重建方法，其特征在于，通过次邻帧约束增强位姿估计精度，实现高精度三维重建；所述次邻帧约束位姿图优化的点云三维重建方法，包括点云配准和位姿图优化；所述点云配准通过计算两帧点云之间刚体变换位姿矩阵，为位姿图建立提供基础；所述点云配准步骤包括特征描述子计算、匹配对计算、变换矩阵估计；所述位姿图包含图节点和约束边，所述图节点为单帧点云位姿矩阵，所述约束边为两帧点云之间的刚体变换矩阵，所述约束边包括邻帧约束边、次邻帧约束边、回环约束边；所述邻帧约束边为位姿图中相邻两帧点云之间的变换矩阵约束；所述次邻帧约束边为位姿图中间隔一帧的两帧点云之...
【技术特征摘要】
1.一种基于次邻帧约束位姿图优化的点云三维重建方法，其特征在于，通过次邻帧约束增强位姿估计精度，实现高精度三维重建；所述次邻帧约束位姿图优化的点云三维重建方法，包括点云配准和位姿图优化；所述点云配准通过计算两帧点云之间刚体变换位姿矩阵，为位姿图建立提供基础；所述点云配准步骤包括特征描述子计算、匹配对计算、变换矩阵估计；所述位姿图包含图节点和约束边，所述图节点为单帧点云位姿矩阵，所述约束边为两帧点云之间的刚体变换矩阵，所述约束边包括邻帧约束边、次邻帧约束边、回环约束边；所述邻帧约束边为位姿图中相邻两帧点云之间的变换矩阵约束；所述次邻帧约束边为位姿图中间隔一帧的两帧点云之间的变换矩阵约束，用于提高位姿图鲁棒性；所述回环约束边为最后一帧点云与第一帧点云闭环构建的变换矩阵约束，用于提高连续多帧点云位姿估计精度；通过所述位姿图优化方法，降低邻帧点云配准的累积误差，减小整体点云位姿误差，利用优化后点云位姿，将所有点云变换到统一坐标系中，得到重建目标模型；
2.根据权利要求1所述的基于次邻帧约束位姿图优化的点云三维重建方法，其特征在于，所述主动式传感器可选择激光雷达，或tof相机；所述多视角目标点云获取，令主动式传感器围绕目标做圆周运动，最后回到初始位置附近，使最后一帧点云与第一帧点云能够通过点云配准构成闭环；本部分输出为n帧不同视角下的点云。
3.根据权利要求1所述的基于次邻帧约束位姿图优化的点云三维重建方法，其特征在于，所述特征描述子计算可选择方向直方图签名(signature of histogram oforientation,shot)描述子，或点特征直方图(point feature histogram,fph)描述子，或快速点特征直方图(fast point feature histogram,fpfh)描述子；所述特征描述子计算步骤如下：
4.根据权利要求1所述的基于次邻帧约束位姿图优化的点云三维重建方法，其特征在于，所述匹配对确定，基于所述特征描述子计算结果，假设源点云为p＝{pi,i＝1,2,…,m}，对应的特征描述子为目标点云为q＝{qi,i＝1,2,…,m}，对应的特征描述子为对于源点云中一点pi，其对应的特征描述子为在所述目标点云特征描述子dq中查询与欧式距离最小的特征描述子对应的点qj为pi的初步对应点；为提升匹配对精度，采用相互查找方式...
【专利技术属性】
技术研发人员：李小路，付文明，苏丽轩，徐立军，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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