[发明专利]多视点云精确配准方法

权利要求书

1.一种多视点云精确配准方法，包括以下步骤：

从待配准的两块全局点云分别选取彼此大致重叠的一块点云作为目标点云和参考点云，使用主方向贴合法实现目标点云和参考点云的预配准；

使用主方向测试法来判定并实现目标点云和参考点云的预配准主方向的一致；

分别求取目标点云和参考点云中各点的曲率，根据曲率相似分别得到特征匹配点对P₀、Q₀；

利用特征匹配点对P₀、Q₀，使用迭代最近点匹配算法实现目标点云和参考点云的精确配准；

完成所述两块全局点云的配准，

其中，使用主方向贴合法实现目标点云和参考点云的预配准的步骤包括：应用主元分析法，提取目标点云和参考点云的协方差矩阵的特征向量作为目标点云的主方向和参考点云的主方向；建立一个以目标点云重心为原点、目标点云的主方向以及与该主方向垂直的两个次方向为坐标轴的主轴坐标系，并且建立一个以参考点云重心为原点、参考点云的主方向以及与该主方向垂直的两个次方向为坐标轴的主轴坐标系；将目标点云和参考点云的原样本数据反投影到各自的主轴坐标系下；计算所述两个主轴坐标系的原点之间的平移矩阵作为所述两个主轴坐标系之间的平移矩阵；通过平移使得所述两个主轴坐标系统一为一个主轴坐标系，使得目标点云和参考点云统一到同一主轴坐标系下，实现点云预配准，

其中，使用主方向测试法进行判定的步骤包括：通过主元分析法提取预配准后的目标点云和参考点云在各自坐标系下的主方向；分别判断预配准后的目标点云和参考点云在各自坐标系下的主方向在全局坐标系下X、Y、Z轴的分量方向是否一致；如果不一致，则反转目标点云的坐标系的相应轴，实现目标点云和参考点云的预配准主方向的一致。

2.根据权利要求1所述的多视点云精确配准方法，其中，所述求取曲率并得到特征匹配点对P₀、Q₀的步骤包括：

采用三维栅格法对目标点云和参考点云进行空间划分，确定每个数据点的邻域；

使用数据点的邻域进行局部抛物面拟合，求得数据点的主曲率；

根据主曲率利用曲率匹配进行匹配点对P₀、Q₀的选取。

3.根据权利要求2所述的多视点云精确配准方法，其中，使用迭代最近点匹配算法实现目标点云和参考点云的精确配准的步骤包括：

给定P₀与Q₀之间的变换初始值，并给定配准的目标函数；

对Q₀中的点构建k-d树，使用k-d树加速搜索P₀各点在Q₀各点中的最近点，组成特征点对；

根据所述特征点对，对P₀中的点进行坐标变换，使得目标函数最小化；

当目标函数误差小于给定的阈值时，迭代终止；

当目标函数误差不小于给定的阈值时，继续迭代。