[发明专利]一种面向点云配准的标靶球位置优化方法

权利要求书

1.一种面向点云配准的标靶球位置优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取七个基本点参数、一个限高参数和一个地面范围参数；

所述七个基本点包括第一测站的中心坐标点A、第二测站相对于第一测站的相对坐标点B、扫描物体的最低处点C、扫描物体的最高处点D、扫描物体的最左侧点E和扫描物体的最右侧点F；

S2、根据基本点参数、限高参数和地面范围参数生成三维模型立面点云、地面点云和标靶球的伪随机位置集并建立仿真模型；

所述根据基本点参数、限高参数和地面范围参数生成三维模型立面点云、地面点云和标靶球的伪随机位置集并建立仿真模型这一步骤具体包括；

连接点C和点D作为三维模型的高，并以等间距a生成多条垂线，连接点E和点D作为三维模型左侧墙宽，以等间距a生成多条垂线，以垂线相交形成的格网的交角为三维模型左侧立面点云；

连接点C和点D作为三维模型的高，以等间距a生成多条垂线，连接点E和点F作为三维模型左侧墙宽，以等间距a生成多条垂线，以垂线相交形成的格网的交角为三维模型右侧立面点云；

以点E和点F连线的中点Q指向点C作为方向，以点C作为起点，向前取地面范围参数代表的距离至点Q，经过P点做PQ的第一垂线，再分别经过E、F做第一垂线的垂线，垂足分别为G、H，多边形为摆放标靶球的地面范围，在多边形中生成多个最小间距为仿真标靶球直径的点，作为地面点云；

基于限高参数和地面点云，以仿真标靶球直径作为间距，将限高参数除以间距，获得层数k，复制k层地面点云作为标靶球可能出现的伪随机位置，得到标靶球的伪随机位置集；

根据三维模型左侧立面点云、三维模型右侧立面点云、地面点云和标靶球的伪随机位置集，建立仿真模型；

S3、基于基本点的相对位置，调整仿真模型的方位并建立配准模型，得到源点云和目标点云；

S4、在配准模型上源点云和目标点云对应标靶球的伪随机位置分别生成多组球面点云数据并得到仿真标靶球点云数据；

S5、基于最小二乘法分别对仿真标靶球点云数据执行球面拟合操作，得到球心坐标数据集；

S6、基于霍恩法对源点云与目标点云中的球心坐标数据集进行计算，得到位移矢量和旋转矩阵；

S7、根据位移矢量和旋转矩阵对源点云进行处理，完成与目标点云的配准；

S8、根据目标点云和源点云进行平面拟合，并计算均方根误差作为精度评价值；

S9、返回步骤S1，直至达到预设循环次数，输出精度评价最优的10组位置数据。

2.根据权利要求1所述一种面向点云配准的标靶球位置优化方法，其特征在于，所述基于基本点的相对位置，调整仿真模型的方位并建立配准模型，得到源点云和目标点云这一步骤，其具体包括：

复制仿真模型点云，基于点A和点B的相对位置，将仿真模型中对应的点A按照预设规则平移和旋转，点A与原点重合，得到源点云I；

复制仿真模型点云，基于点A和点B的相对位置，将仿真模型中对应的点B按照预设规则平移和旋转，点B与原点重合，得到目标点云J。

3.根据权利要求2所述一种面向点云配准的标靶球位置优化方法，其特征在于，所述在配准模型上源点云和目标点云对应标靶球的伪随机位置分别生成多组球面点云数据并得到仿真标靶球点云数据这一步骤，其具体包括：

分别在配准模型上源点云I和目标点云J对应标靶球的伪随机位置上选择预设数量的点作为标靶球球心并以预设值r作为仿真标靶球的半径，生成球面点云；

将空间直角坐标系中的球面坐标转换至球面坐标系中，删除仿真标靶球中的不可观测点；

对球面点云添加误差数据，得到仿真标靶球点云数据。