[发明专利]基于约束的三维直线拟合方法

说明书

本申请提供的一种基于约束的三维直线拟合方法，包括确定待拟合点云数据；所述待拟合点云数据通过预设拟合方法确定空间拟合直线以及所述空间拟合直线的参数，所述预设拟合方法包括带局外点拟合和最小二乘拟合；所述空间拟合直线在预设平面投影得到平面拟合直线以及平面拟合直线的参数，所述平面拟合直线的参数中第二偏移量和第二RMS由所述空间拟合直线的参数确定。本申请通过预设拟合方法克服局外点对直线拟合的干扰，提高直线拟合的精度，减小点云投影运算的复杂度。

技术领域

本申请涉及3D视觉领域，尤其涉及一种基于约束的三维直线拟合方法。

背景技术

在3D视觉的检测和测量项目中，通常需要对工件轮廓进行直线的形状检测和直线度的测量，则需要对工件表面轮廓点云数据进行三维直线拟合。

目前，通过传感器采集工件表面轮廓点云数据，轮廓点云数据通过最小二乘进行三维直线拟合，得到拟合直线以及其参数；当拟合轮廓点云数据中存在局外点时，如图1所示，基于最小二乘上进行直线拟合时，得到的拟合直线10与轮廓点云数据(图1中轮廓点云数据中存在局外点)存在偏差。

然而，在一些检测或测量项目的应用中需要在约束条件下的拟合直线及其参数，通过上述方法得到的拟合直线及其参数存在误差，不符合场景应用需求。

发明内容

本申请提供了一种基于约束的三维直线拟合方法，以解决目前拟合直线存在误差，不符合场景应用需求技术问题。

为了达到上述目的，本申请实施例采用以下技术方案：

本申请提供一种基于约束的三维直线拟合方法，所述拟合方法包括如下步骤：

确定待拟合点云数据；

所述待拟合点云数据通过预设拟合方法确定空间拟合直线以及所述空间拟合直线的参数，所述预设拟合方法包括带局外点拟合和最小二乘拟合；

所述空间拟合直线在预设平面投影得到平面拟合直线以及平面拟合直线的参数，所述平面拟合直线的参数中第二偏移量和第二RMS由所述空间拟合直线的参数确定。

在一种可实现方式中，所述待拟合点云数据是通过预设索引需求从待测物的点云数据中提取的，所述点云数据包括索引信息和数据信息，所述预设索引需求是由索引信息构成的。

在一种可实现方式中，当预设拟合方法为带局外点拟合时，所述空间拟合直线的确定包括：

所述待拟合点云数据基于RANSAC的随机迭代确定次优直线；

根据所述次优直线确定空间拟合直线。

在一种可实现方式中，所述待拟合点云数据基于RANSAC的随机迭代确定次优直线，包括：

获取每次迭代的总次数；

获取每次迭代的当前直线及其内点数，所述当前直线由所述待拟合点云数据中随机选取2个点拟合的，所述内点数为到当前直线的距离在预设距离阈值之内的点的数量；

根据所述当前直线的内点比例确定每次迭代的最大迭代次数，所述内点比例为所述内点数占所述待拟合点云数据的总点数的比例；

当最大迭代次数小于每次迭代的总次数时，确定对应的当前直线为次优直线。

在一种可实现方式中，每次迭代的最大迭代次数的确定，包括：

获得内点比例，所述内点比例按照下式计算获得：

式中，t为内点比例，M为当前直线的内点数，N为待拟合点云数据的总点数；

获得置信度，所述置信度按照下式计算获得：