欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2021109391335
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种基于改进四点快速鲁棒匹配算法的环形锻件点云配准方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

S1、获得环形锻件不同角度的点云数据;

S2、基于多种群果蝇算法,对不同角度的点云数据提取点云重叠区域,所述步骤S2具体包括以下步骤:

S21、利用正平行投影实现环形锻件不同角度的点云数据的三维坐标向二维坐标的投影,同时保证点与点之间的角度关系;

S22、将点云数据进行网格化,计算网格内点云数据的中心点(x,y);

S23、设网格内共有n个数据点,用中心点搜索代替数据的半径搜索,以中心点为坐标索引,计算每个索引对应的点与目标点(xi,yi)的欧氏距离d:当源点云P中点pm1和目标点云Q中点qn1距离小于设定阈值时认定该点为重叠点:d=min[pm1‑qn1]      (2)S24、在网格区域自适应引入多种群果蝇算法,基于多种群果蝇算法进行点云重叠区域寻优;

S3、基于改进Harris角点检测算法,对点云重叠区域提取点云的特征角点集合,所述步骤S3具体包括以下步骤:

S31、计算点云的Harris响应值R;

S32、以点云密度的方差的立方作为点云的角点响应阈值σ:其中:ρi表示第i个点的密度值; 表示点云的平均密度值;

S33、若Harris响应值R大于角点响应阈值σ,同时R为局部极大值,则判断所述角点为特征角点,并由此对点云重叠区域提取点云的特征角点集合;

S4、基于四点快速鲁棒匹配算法,对特征点集合进行点云初始配准,得到初始点云配准结果;

S5、基于ICP最近迭代算法,对初始配准结果进行点云精确配准:在初始配准点云中找出与目标点云的对应的最近点,组成对应点对,计算两组点集的质心,再基于ICP最近迭代算法对初始配准结果进行点云精确配准。

2.根据权利要求1所述的基于改进四点快速鲁棒匹配算法的环形锻件点云配准方法,其特征在于,所述步骤S4具体包括以下步骤:S41、从源点云P选取基础4点共面集合B,在目标点云Q中寻找所有与B近似全等的4点集合U;

S42、计算集合B与U之间的刚性变换,并将整个变换用到整个源点云上,找到其中配准点数最多的变换矩阵,即为所求的最佳变换。

3.根据权利要求1所述的基于改进四点快速鲁棒匹配算法的环形锻件点云配准方法,其特征在于,所述步骤S5具体包括以下步骤:S51、确定对应点对:在锻件源点云P中找出目标点云Q对应的最近点,组成对应点对;

S52、计算锻件源点云P的质心 和目标点云Q的质心其中:Np表示锻件源点云P的点数;Nq表示目标点云Q的点数;pi表示锻件源点云P的点的坐标;qi表示目标点云Q的点的坐标;

S53、计算锻件源点云P和目标点云Q的协方差矩阵CovPQ:S54、根据CovPQ构建一个矩阵E(CovPQ):T T

其中:tr(CovPQ)表示CovPQ的迹,Δ=[A23,A31,A12],Aij=(CovPQ‑CovPQ)ij;

S55、计算最佳旋转向量:

T

qR=[q0,q1,q2,q3]      (17)其中:qR表示矩阵最大特征值对应的特征向量;q0~3表示特征向量值,均为常数;

S56、计算最佳平移向量:

其中,R(qR)表示转换矩阵,且有S57、对锻件源点云P应用求得的平移和旋转参数,得到对应的变换点集;

S58、设定平均距离误差阈值,当变换点集与参考点集的距离误差小于设定阈值时,迭代运算结束;否则重新从步骤S51进行迭代。

4.根据权利要求1所述的基于改进四点快速鲁棒匹配算法的环形锻件点云配准方法,其特征在于,所述步骤S24具体包括以下步骤:S241、多种群果蝇算法的初始化种群:Xi=X_axis_i+RandomValue     (3)Yi=Y_axis_i+RandomValue      (4)其中:Xi、Yi表示果蝇种群初始位置,i={1,2,3,4,5};RandomValue表示随机搜索距离;

X_axis_i、Y_axis_i表示果蝇种群位置;

S242、进行重叠点的寻优,采用评分机制进行最优点的评价,将每个网格得到的重叠点,进行记录,每增加一个重叠点,该网格得分增加一分,最后求出各个网格中的最高得分,记为当前最优点;

S243、找到局部最优点后,果蝇利用视觉向该位置靠近,不断迭代;

S244、达到迭代次数或者小于设定阈值,算法停止迭代,输出点云重叠区域。

5.根据权利要求1所述的基于改进四点快速鲁棒匹配算法的环形锻件点云配准方法,其特征在于,所述步骤S31具体包括以下步骤:S311、在三维点云空间中,建立以点P为中心点、以n0为半径的搜索空间,并对该区域内所有的点进行主成分分析,最后利用最小二乘法进行曲面拟合,即:其中:p1~6表示曲面拟合参数,均为常数;

S312、根据张量矩阵M的求解公式,计算z对x和对y的偏导数,将其作为图像强度I,并在该区域内利用正态分布函数求出张量矩阵M中的各个元素:S313、计算A、B、C的积分:C=p4p5+2p1p2+2p2p3       (11);

S314、计算Harris响应值R:其中:E表示单位矩阵;k表示可调节参数。