[发明专利]针对具有不完整基本图元的三维扫描点云实时配准方法

权利要求书

1.一种针对具有不完整基本图元的三维扫描点云实时配准方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：标准模型预处理，具体包括以下子步骤：

S11：输入标准模型文件，文件格式为CAD模型文件或离散模型格式文件；

S12：判断输入的标准模型文件格式，如果是CAD模型，进入步骤S13，如果不是，则进入步骤S14；

S13：对CAD模型中的曲面几何对象进行遍历，获取其基本图元集合，对获得的所有基本图元对象，按“圆环面、圆锥面、圆柱面、球面、平面”的类型分别建立数据列表，并在各自的数据列表中，按照特征辨识度排序；

S14：调用RANSAC形状识别算法对离散模型中的几何图元进行识别，获取其基本图元集合以及各图元的拟合误差数据，对获得的所有基本图元对象，按“圆环面、圆锥面、圆柱面、球面、平面”的类型分别建立数据列表，并在各自的数据列表中，按照特征辨识度排序；

S15：记录标准模型中基本图元的几何特征信息，并进行排序；

将基本图元数据的收集与排序形成标准模型特征模板文件数据，记为，包括，，，，，其中的下标i标识各图元数据列表的元素标号，表示各数据列表包含元素的数目；

S16：对标准模型的特征模板文件进行审查和优化，排除误识别或者不显著的基本图元；

S17：将，，，，}，输出为标准模型的基本图元特征模板文件，作为后续配准计算的输入数据；

S2：数据准备：提供三维扫描的点云模型文件，以及在标准模型文件和在预处理阶段产生的基本图元特征模板数据文件，作为算法的输入数据；

S3：点云模型基本图元的识别与提取：对三维扫描点云模型调用RANSAC算法，识别出其中的所有基本图元集合，记为，，，，}，对每个图元在同类型数据列表中的位置进行排序；

S4：针对点云模型的基本图元集合中的元素，在标准模型的基本图元数据集中，搜索该元素的对应图元特征集合；即对于点云模型中识别出来的任意图元，在标准模型中，建立其对应的图元集合，记为；

S5：在点云模型的基本图元对象中，确定所有的特征组合，形成图元对集合，对集合中的图元按特征辨识度排序；

S6: 对点云模型的图元对集合的所有图元对，在标准模型中搜索其对应的图元对，进行基本图元配准计算，寻找最优的配准结果；

S7：选择具有最小配准误差的基本图元对组合，输出最终的配准结果。

2.如权利要求1所述的一种针对具有不完整基本图元的三维扫描点云实时配准方法，其特征在于：

所述步骤S11中CAD模型文件为IGES或STEP模型，所述离散模型格式，为点云数据或者面片结构模型文件。

3.如权利要求1所述的一种针对具有不完整基本图元的三维扫描点云实时配准方法，其特征在于：

所述步骤S13和S14中特征辨识度考虑图元面积，面积越大，辨识度越高。

4.如权利要求1所述的一种针对具有不完整基本图元的三维扫描点云实时配准方法，其特征在于：所述步骤S15中的基本图元的几何特征包括几何中心的位置、材料侧方位，边界形状和面积数据。

5.如权利要求1所述的一种针对具有不完整基本图元的三维扫描点云实时配准方法，其特征在于：所述步骤S15中排序的原则如下：

首要考虑各类基本图元数据列表所包含的元素数目，基础图元的数目越少排序越靠前；

其次考虑基本图元类型序列“平面，球面，圆柱面，锥面，圆环面”的逆序，越靠后的，排序越高；

最后在同类型的基本图元类型中，考虑面积的大小，面积越大，排序越高。