[发明专利]一种三维姿态配准方法

摘要

本发明提供了一种三维姿态配准方法，属于点云配准领域。该方法先根据待配准点云生成凸包点集，再在凸包点集中确定待配准四面体，然后在目标点云中查找与其形状相似的四面体，基于此两个四面体的四个顶点解算待配准点云相对于模型点云的相对位置姿态(旋转、平移矩阵)将旋转平移矩阵作用于凸包点集从而得到新的凸包点集；在目标点云中，依次对新凸包点集中的每个点寻找其所对应的最近点，计算所有最近点对的平均欧氏距离，判断此平均欧氏距离是否满足阈值条件，以确定求解出的相对位置姿态是否满足精度需求。本发明采用了二分法查找类似四面体、相似候选配准四面体剔除和利用凸包点集代替整体点云进行误差计算等方式优化了整体运行效率。

主权项

一种三维姿态配准方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、根据待配准点云生成凸包点集，记为TB，提取凸包的最长边为边ab，凸包点集上另一个点作为顶点c，构成凸包点集上面积最大的三角形，再以凸包点集上又一个点d作为顶点，构成凸包点集上以该三角形为底体积最大的四面体abcd作为待配准四面体；(2)、在目标点云中查找与待配准四面体形状相同、各条边长度与待配准四面体对应各边长度同在指定的距离范围之内的四面体，作为候选模型四面体；(3)、基于待配准四面体和候选模型四面体的四个顶点，解算待配准四面体和候选模型四面体之间的旋转矩阵R、平移矩阵T；(4)、将旋转矩阵R、平移矩阵T作用于凸包点集TB，得到新的凸包点集TB'，在目标点云中，依次对新的待配准凸包点集TB'中的每个点寻找其所对应的最近点，得到TB'的最近点集；(5)、计算凸包点集TB'与其最近点集之间的平均欧氏距离，判断平均欧氏距离是否小于预设阈值，如果小于，则根据计算的步骤(3)解算得到的旋转矩阵R，计算待配准点云的三轴姿态角和位置信息，结束姿态配准过程，否则，重新在目标点云中查找另一个四面体，更新候选模型四面体，执行步骤(3)～步骤(5)。