[发明专利]一种基于点云栅格化的焊板点云空洞修补方法

说明书

本发明公开了一种基于点云栅格化的焊板点云空洞修补方法，首先获取待修复的焊板点云图像，创建点云包围框，将点云包围框划分为多个大小与点云密度相同的栅格，拟合焊板平面方程，并根据栅格的编号将栅格与焊板对应，遍历点云，将点划分至对应的栅格中，遍历栅格，当栅格为非空时，不需要补点，当栅格为空时，则在栅格中补点，从而实现空洞修复。本发明在对焊板点云修复的过程中充分考虑了修复前焊板点云的结构特征，保证修复过程不会对原焊板点云结构产生影响，同时简单方便；通过加入焊板点云的整体密度信息，使得修复前后的焊板点云整体密度基本不变，通过加入焊板平面的形状信息，使得修复过程简单快速。

技术领域

本发明涉及焊板点云空洞修复技术领域，尤其涉及一种基于点云栅格化的焊板点云空洞修补方法。

背景技术

点云是描述物体表面特性的海量点的集合，通常使用激光雷达或扫描仪获得。在使用轮廓扫描仪获取焊板点云时，受视觉传感器的精度影响，或者由于焊板表面部分锈蚀和金属材料反光，以及可能存在的遮挡等问题，导致最终的扫描结果中发生部分点的位置偏移，形成空洞，而空洞会对后续的特征识别以及三维重建过程带来不利影响，极大地影响焊缝重建的效果，以及会对后续焊缝特征提取的精度造成困难。

因此，如何对有空洞缺陷的焊板点云进行修复，是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处而提出一种基于点云栅格化的焊板点云空洞修补方法，充分考虑了原点云的结构特征，保证修复过程不会对点云结构产生影响，同时简便快速。

实现本发明目的技术方案是：

一种基于点云栅格化的焊板点云空洞修补方法，包括以下步骤：

步骤S1，获取待修复的焊板点云的图像；

步骤S2，创建点云包围框，识别焊板点云的边界，采用一个二维包围框将所述焊板点云完全包围；

步骤S3，计算点云密度，将所述二维包围框划分为多个栅格，所述栅格的大小与焊板点云的密度相同；

步骤S4，根据所述焊板点云，拟合焊板平面方程，并根据所述栅格的编号将所述栅格与焊板对应；

步骤S5，遍历所述焊板点云中的点，根据点的坐标将所述点划分至对应的所述栅格中；

步骤S6，遍历所述栅格，当栅格为非空时，不需要补点，当栅格为空时，则在栅格中补点。

进一步地，所述步骤S1中，通过将轮廓扫描仪安装在移动平台上，控制移动平台沿焊缝匀速移动，从而带动轮廓扫描仪的传感器扫描获取数据，并转换成所述焊板点云的图像。

进一步地，通过将轮廓扫描仪的激光长度l，数据列数n，轮廓扫描仪的采样频率f以及移动平台的运动速度v代入下列公式计算，从而标定焊板点云中两点之间x，y坐标的实际距离，将轮廓扫描仪的传感器扫描获取数据转换成所述焊板点云的图像，

y_step＝v·f

其中，x_step,y_step表示两点之间x，y坐标的实际距离。

进一步地，所述步骤S2中，通过计算整个焊板点云x，y方向的最值，确定所述二维包围框的四个角点，从而创建点云包围框。

进一步地，所述步骤S3中，通过K近邻方法，采用下列公式计算各点到其近邻点的平均距离，从而估算点云密度，

其中，表示点云平均密度，d_p表示点p到其他点的最小距离。