[发明专利]用于对齐3D数据集的设备，方法和系统

权利要求书

1.一种装置，所述装置包括：

3D数据集采集单元，其被配置为：

从处于第一位置和取向的成像装置获得第一时刻的第一空间的第一3D数据集，所述第一3D数据集是三维的第一点云，所述第一点云中的每个点表示所述成像装置在所述第一空间内的读数；以及

从处于第二位置和取向的成像装置获得第二时刻的第二空间的第二3D数据集，所述第二空间与所述第一空间重叠，所述第二3D数据集是三维的第二点云，所述第二点云中的每个点表示所述成像装置在所述第二空间内的读数；

存储单元，其被配置为存储所述第一3D数据集和所述第二3D数据集作为公共坐标系中的相应点云；以及

旋转对齐处理器，其被配置为：

将所存储的第一点云转换为第一向量集，并且将所存储的第二点云转换为第二向量集，其中，所述第一向量集的每个成员和所述第二向量集的每个成员表示相应的点和相邻点；

寻找获得所述第一向量集的角度分布与所述第二向量集的角度分布之间的最大匹配度时所述第二向量集在所述公共坐标系中定义的三个旋转轴中的一个或更多个旋转轴中相对于所述第一向量集的旋转角度，所述匹配度被测量以比较所述第一向量集的角度分布和所述第二向量集的角度分布；并且：

输出绕所述一个或更多个旋转轴中的每个旋转轴的、所计算出的匹配程度最大的旋转角度；或者

在所述公共坐标系中使所述第二点云绕相应的一个或更多个旋转轴以找到的旋转角度旋转，并且在所述公共坐标系中输出旋转后的第二点云；

其中，

所述装置还包括：

平移对齐处理器，其被配置为：

针对所述公共坐标系中的线和平面，其中，所述线与所述平面成角度或垂直于所述平面：

记录所述第一点云中的每个点在所述线上的投影相对于任意原点的位置，并且存储所记录的位置作为第一1维数组，和/或存储相应记录的位置处的每个点的一个或更多个属性或读数作为第一1维数组；

记录所述第一点云中的每个点在所述平面上的投影相对于任意原点的位置，并且存储所记录的位置作为第一2维数组，和/或存储相应记录的位置处的每个点的一个或更多个属性或读数作为第一2维数组；

记录旋转后的第二点云中的每个点在所述线上的投影相对于任意原点的位置，并且存储所记录的位置作为第二1维数组，和/或存储相应记录的位置处的每个点的一个或更多个属性或读数作为第二1维数组；

记录旋转后的第二点云中的每个点在所述平面上的投影相对于任意原点的位置，并且存储所记录的位置作为第二2维数组，和/或存储相应记录的位置处的每个点的一个或更多个属性或读数作为第二2维数组；

寻找所述第二1维数组相对于所述第一1维数组沿所述线的平移，在该平移处计算出所述第一1维数组与所述第二1维数组之间的最大匹配度，并且记录计算出该最大匹配度时的平移；以及

寻找所述第二2维数组相对于所述第一2维数组在所述平面中的平移，在该平移处计算出所述第一2维数组与所述第二2维数组之间的最大匹配度，并且记录该平移；

输出：

所述第一点云和所旋转的第二点云，作为所述公共坐标系中的合并点云，其中，旋转后的第二点云以相应记录的平移在所述公共坐标系中沿所述线以及在所述平面中平移；和/或

所记录的、沿所述线以及所述平面中的平移的向量表示，以及所述三个旋转轴和相应找到的旋转角度的向量表示；和/或

旋转后的第二点云，其通过相应的记录的平移在所述公共坐标系中沿所述线以及在所述平面中平移。