[发明专利]一种快速三维点云搜索匹配方法

权利要求书

1.一种快速三维点云搜索配准方法，其特征在于实现步骤如下：

(1)在二点云几何中心点重合的情况下，定义二点云中距离各自几何中心点距离，即原点距离最远点为点云方向，此最远点与几何中心点的连线为点云主轴，将动点云主轴与静点云主轴拟合在一起，完成二待配准点云主轴的拟合；

(2)以二点云几何中心点为起始点，以动点云主轴为方向，生成与动点云主轴重合的测量中心轴，并保证测量中心轴方向与动点云主轴方向一致，在该测量中心轴四周均匀分布4个测量边轴，保证4个测量边轴与测量中心轴夹角一致；在第一次迭代中，4条测量边轴与中心轴的夹角称为测量轴初始夹角α₀，在除首次迭代外的其余迭代环节，引入夹角缩减率k∈(0，1)，使得第n次迭代的中心轴与边轴夹角满足条件α_n＝α₀×k^(n-1)，随着迭代步数的增加，边轴与中心轴的夹角逐渐缩小，使得搜索范围减小，提高搜索精度；

(3)使动点云主轴与上述5条测量轴分别重合，在每一个重合位置，动点云围绕当前测量轴旋转360°，进行低精度搜索，在此过程中，以1°为步长，在共记360个配准位置上分别计算与静点云的配准误差，并记录，完成搜索后，以最小误差作为本次低精度搜索的结果；

(4)以低精度搜索的最终结果为基础，在±1°的范围内以更小的步长进行高精度搜索，动点云在每一个配准位置上测量其与静点云的配准误差，寻找其中最小值作为动点云在当前测量轴上的最终配准结果；

(5)使动点云主轴分别与5条测量轴相重合，并在每个位置上分别执行上述步骤(3)、(4)中所述低精度搜索与高精度搜索步骤，获得每条测量轴上的最佳配准位置，每个位置附带一个配准误差，从5个误差中选取最小值，该最小值对应的配准位置成为本次迭代动、静点云最佳配准位置。

2.根据权利要求1所述的一种快速三维点云搜索匹配方法，其特征在于：所述步骤(3)中配准误差求解方法如下：

(3.1)依序遍历动点云中的每一个点，在静点云中寻找距离最近的对应点，形成点对，此点对需遵守一对一的关系建立，不可重复利用静点云中的同一点形成不同点对；

(3.2)计算每一点对的间距，求取所有点对的距离平均值，以此作为二点云的配准误差。