CN105674926A - 点云拼接方法及系统 - Google Patents

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张岭
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Shenzhen Yuzhan Precision Technology Co ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Abstract

一种点云拼接方法，包括：当用户在所述测量设备的旋转台上贴上标志点后，控制所述旋转台按照预设角度间隔进行转动形成不同的测量角度，并同时控制扫描设备扫描每个测量角度下的标志点；获取每个测量角度下标志点的坐标；根据所有测量角度下标志点的坐标计算公共点；根据所述公共点计算每个测量角度的转换矩阵；当用户在所述旋转台上放上工件后，控制所述扫描设备扫描每个测量角度下的工件，得到每个测量角度下工件的点云；获取每个测量角度下工件的点云中所有点的坐标；利用每个测量角度的转换矩阵将每个测量角度下工件的点云中所有点的坐标转换到同一视角下，得到每个测量角度下转换后的点云，并对所有测量角度下转换后的点云进行拼接。

Description

点云拼接方法及系统
技术领域
本发明涉及点云处理技术领域，尤其涉及一种点云拼接方法及系统。
背景技术
在点云扫描技术中，若要扫描完整的产品，需要在不同位置对产品进行扫描，之后将不同位置扫描得到的点云进行拼接，以获得该产品的由点云组成的模型。一般而言，以往的扫描方式是通过贴标志点的方式进行拼接扫描，操作比较麻烦，需要人工在扫描治具上贴上标志点，然后再将标志点的位置数据扫入存盘，之后进行标志点扫描。如此一来，标志点扫描工序复杂，耗时较长，且效率及精度不高。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种点云拼接方法及系统，可以提高点云拼接的效率，减少了计算量。
一种点云拼接方法，应用于计算装置中，该计算装置连接一个量测设备，该方法包括：控制步骤一，当用户在所述测量设备的旋转台上贴上标志点后，控制所述旋转台按照预设角度间隔进行转动形成不同的测量角度，并同时控制所述测量设备的扫描设备扫描每个测量角度下的标志点；获取步骤一，获取每个测量角度下标志点的坐标；计算步骤，根据所有测量角度下标志点的坐标计算公共点；转换步骤，根据所述公共点计算每个测量角度的转换矩阵；控制步骤二，当用户在所述旋转台上放上工件后，控制所述旋转台按照预设角度间隔进行转动，并同时控制所述扫描设备扫描每个测量角度下的工件，得到每个测量角度下工件的点云；获取步骤二，获取每个测量角度下工件的点云中所有点的坐标；及拼接步骤，利用所计算出的每个测量角度的转换矩阵，将每个测量角度下工件的点云中所有点的坐标转换到同一视角下，得到每个测量角度下转换后的点云，并对所有测量角度下转换后的点云进行拼接。
一种点云拼接系统，运行于计算装置中，该计算装置连接一个量测设备，该系统包括：控制模块，用于当用户在所述测量设备的旋转台上贴上标志点后，控制所述旋转台按照预设角度间隔进行转动形成不同的测量角度，并同时控制所述测量设备的扫描设备扫描每个测量角度下的标志点；获取模块，用于获取每个测量角度下标志点的坐标；计算模块，用于根据所有测量角度下标志点的坐标计算公共点；转换模块，用于根据所述公共点计算每个测量角度的转换矩阵；所述控制模块，还用于当用户在所述旋转台上放上工件后，控制所述旋转台按照预设角度间隔进行转动，并同时控制所述扫描设备扫描每个测量角度下的工件，得到每个测量角度下工件的点云；所述获取模块，还用于获取每个测量角度下工件的点云中所有点的坐标；及拼接模块，用于利用所计算出的每个测量角度的转换矩阵，将每个测量角度下工件的点云中所有点的坐标转换到同一视角下，得到每个测量角度下转换后的点云，并对所有测量角度下转换后的点云进行拼接。
相较于现有技术，所述点云拼接方法及系统，能获取不同测量角度下的标志点的坐标，根据标志点的坐标找出不同测量角度下的公共点，根据公共点计算出不同测量角度下的转换矩阵。当需要对产品进行拼接时，只需要通过所述转换矩阵将不同测量角度下的该产品的点云转换到同一坐标系，并将公共部份去掉就可以完成所扫描的点云的拼接，这样可以提高了点云拼接的效率，减少了计算量。
附图说明
图1是本发明点云拼接系统较佳实施例的运行环境示意图。
图2是本发明点云拼接系统较佳实施例的功能模块图。
图3是本发明点云拼接方法较佳实施例的流程图。
主要元件符号说明
计算装置 1
点云拼接系统 10
存储设备 11
处理设备 12
量测设备 2
旋转台 20
扫描设备 21
控制模块 100
获取模块 101
计算模块 102
转换模块 103
拼接模块 104
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
参阅图1所示，是本发明点云拼接系统较佳实施例的运行环境示意图。所述点云拼接系统10运行于计算装置1中。该计算装置1还包括通过数据总线相连的存储设备11及一个或者多个处理设备12等。所述计算装置1可以是电脑、服务器等。
该计算装置1还连接有一个量测设备2。该量测设备2包括一个旋转台20及扫描设备21。旋转台20可以旋转至不同的位置，以使扫描设备21获得不同测量角度。该扫描设备21为点云扫描机台(例如，三维扫描仪)，该点云扫描机台用于通过一个或多个CCD(图中未示出)以不同测量角度对量测设备3上的待测物体(如旋转台20上的工件、旋转台20表面的标志点等)进行扫描。
所述的点云拼接系统10包括一个或多个由程序代码组成的功能模块(详见图2)，各功能模块存储于所述存储设备11中，并由所述处理设备12所执行，以实现如下功能：获取不同测量角度下的标志点的坐标，根据不同测量角度下标志点的坐标找出不同测量角度下的公共点，根据公共点计算不同测量角度下的转换矩阵。当需要对产品进行拼接时，只需要通过所述转换矩阵将不同测量角度下的该产品的点云转换到同一坐标系，并将公共部份去掉就可以完成所扫描的点云的拼接，这样可以提高了点云拼接的效率，减少了计算量。
参阅图2所示，在本实施例中，所述点云拼接系统10的功能模块包括：控制模块100、获取模块101、计算模块102、转换模块103及拼接模块104。以下将结合图3说明各模块的具体功能。
参阅图3所示，是本发明点云拼接方法较佳实施例的流程图。根据不同的需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略。
步骤S10，当用户在测量设备2的旋转台20的表面贴上标志点后，控制模块100控制旋转台20按照预设角度间隔进行转动形成不同的测量角度，并同时控制扫描设备21扫描每个测量角度下的标志点。
步骤S11，获取模块101获取每个测量角度下标志点的坐标。
在本实施例中，每个测量角度对应一个测量坐标系，不同测量角度下的图片可能不在同一个测量坐标系中所拍摄的，因此无法直接拼接，需要将不同测量角度下的图片转换到同一坐标系下进行拼接。
步骤S12，计算模块102根据所有测量角度下的标志点的坐标计算公共点。
具体而言，利用欧式空间变换的不变性可以找到公共点。欧式变换具有距离、角度、面积的不变性，它们都可以作为匹配约束条件。
以距离为约束条件为例：
首先计算出待拼接的两幅图片的标志点的坐标后，得到两组坐标集，记为P、Q，其中P中有n1个点，Q中有n2个点。当P、Q间的公共点数目等于或者大于3时，可以确定公共点的对应关系，并且可以计算出P、Q间的坐标转换参数，进而完成P、Q间的拼接。
使用距离进行匹配的具体步骤为：
1)计算距离模板库：P、Q都可以用来计算模板库，这里选择点集Q。计算Q中所有点的距离，并记录构成每段距离的两个端点，A到B的距离和B到A的距离认为相同，在模板库中只保留一个。编程实现时，可以设计一个结构Distant，包含三个对象，即distant{S，Q1，Q2}，其中Q1、Q2是两个端点，s是距离值。计算Q中所有点的距离，形成距离模板库。
2)寻找P中每点可能的对应点：设P中任意一点P1，计算P中另外一点P2到P1的距离s12，在距离模板库中寻找距离等于s12的Distant对象。仅一个距离信息无法确定公共点的对应关系，这时，可以在P中再选一点P3，计算距离s13，如果也能在模板库中找到相同的边，则在Q中的两段距离的公共端点即为与p1对应的公共点。
3)检核：为了避免错误匹配的出现，需要进行检核。计算P中所有的到p1的距离，并在模板库中寻找各段距离的对应对象，多段距离的公共端点为p1的对应点。
此外，还可以加入边边夹角和三角形面积约束条件，让匹配更准确。
步骤S13，转换模块103根据公共点计算每个测量角度的转换矩阵。
匹配完成以后获得了共同点的坐标，可以根据这些共同点计算出空间对应关系，求出每个测量角度下的转换矩阵。目前有三角法、最小二乘法、奇异值分解(SVD)法和四元数法计算转换矩阵。
步骤S14，当用户在旋转台20上放上工件后，控制模块100控制旋转台20按照预设角度间隔进行转动，并同时控制扫描设备21扫描每个测量角度下的工件，得到每个测量角度下的工件的点云。
步骤S15，获取模块101获取每个测量角度下工件的点云中所有点的坐标。
步骤S16，拼接模块104利用所计算出的每个测量角度的转换矩阵，将每个测量角度下工件的点云中所有点的坐标转换到同一视角下，得到每个测量角度下转换后的点云，并对所有测量角度下转换后的点云进行拼接。在本实施例中，拼接模块104找出转换后的每个测量角度下的点云的公共部分，并将公共部份去掉以完成所扫描的点云的拼接。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种点云拼接方法，应用于计算装置中，该计算装置连接一个量测设备，其特征在于，该方法包括：
控制步骤一，当用户在所述测量设备的旋转台上贴上标志点后，控制所述旋转台按照预设角度间隔进行转动形成不同的测量角度，并同时控制所述测量设备的扫描设备扫描每个测量角度下的标志点；
获取步骤一，获取每个测量角度下标志点的坐标；
计算步骤，根据所有测量角度下标志点的坐标计算公共点；
转换步骤，根据所述公共点计算每个测量角度的转换矩阵；
控制步骤二，当用户在所述旋转台上放上工件后，控制所述旋转台按照预设角度间隔进行转动，并同时控制所述扫描设备扫描每个测量角度下的工件，得到每个测量角度下工件的点云；
获取步骤二，获取每个测量角度下工件的点云中所有点的坐标；及
拼接步骤，利用所计算出的每个测量角度的转换矩阵，将每个测量角度下工件的点云中所有点的坐标转换到同一视角下，得到每个测量角度下转换后的点云，并对所有测量角度下转换后的点云进行拼接。
2.如权利要求1所述的点云拼接方法，其特征在于，所述每个测量角度的转换矩阵通过三角法、最小二乘法、奇异值分解法或四元数法进行计算。
3.如权利要求1所述的点云拼接方法，其特征在于，所述拼接步骤中在得到每个测量角度下转换后的点云后，找出转换后的每个测量角度下的点云的公共部分，并将公共部份去掉来完成点云的拼接。
4.一种点云拼接系统，运行于计算装置中，该计算装置连接一个量测设备，其特征在于，该系统包括：
控制模块，用于当用户在所述测量设备的旋转台上贴上标志点后，控制所述旋转台按照预设角度间隔进行转动形成不同的测量角度，并同时控制所述测量设备的扫描设备扫描每个测量角度下的标志点；
获取模块，用于获取每个测量角度下标志点的坐标；
计算模块，用于根据所有测量角度下标志点的坐标计算公共点；
转换模块，用于根据所述公共点计算每个测量角度的转换矩阵；
所述控制模块，还用于当用户在所述旋转台上放上工件后，控制所述旋转台按照预设角度间隔进行转动，并同时控制所述扫描设备扫描每个测量角度下的工件，得到每个测量角度下工件的点云；
所述获取模块，还用于获取每个测量角度下工件的点云中所有点的坐标；及
拼接模块，用于利用所计算出的每个测量角度的转换矩阵，将每个测量角度下工件的点云中所有点的坐标转换到同一视角下，得到每个测量角度下转换后的点云，并对所有测量角度下转换后的点云进行拼接。
5.如权利要求4所述的点云拼接系统，其特征在于，所述每个测量角度的转换矩阵通过三角法、最小二乘法、奇异值分解法或四元数法进行计算。
6.如权利要求4所述的点云拼接系统，其特征在于，所述拼接步骤中在得到每个测量角度下转换后的点云后，找出转换后的每个测量角度下的点云的公共部分，并将公共部份去掉来完成点云的拼接。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107702663A (zh) * 2017-09-29 2018-02-16 五邑大学 一种基于具有标志点的旋转平台的点云配准方法
CN110992804A (zh) * 2019-12-05 2020-04-10 河南中博科技有限公司 一种实物标本3d打印方法
CN112731448A (zh) * 2020-11-17 2021-04-30 南京恩瑞特实业有限公司 一种列车障碍物探测线路数据生成方法及系统

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10127717B2 (en) * 2016-02-16 2018-11-13 Ohzone, Inc. System for 3D Clothing Model Creation
US11615462B2 (en) 2016-02-16 2023-03-28 Ohzone, Inc. System for virtually sharing customized clothing
US10373386B2 (en) 2016-02-16 2019-08-06 Ohzone, Inc. System and method for virtually trying-on clothing
CN110728623B (zh) * 2019-08-27 2024-04-19 深圳市重投华讯太赫兹科技有限公司 云点拼接方法、终端设备、计算机存储介质
JP7313998B2 (ja) * 2019-09-18 2023-07-25 株式会社トプコン 測量データ処理装置、測量データ処理方法および測量データ処理用プログラム
CN111539074B (zh) * 2020-03-31 2023-11-14 苏州数设科技有限公司 一种工件加工数据处理方法与装置
CN114418860B (zh) * 2022-03-28 2022-07-12 深圳市信润富联数字科技有限公司 轮毂点云获取方法、装置、电子装置及可读存储介质

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107702663A (zh) * 2017-09-29 2018-02-16 五邑大学 一种基于具有标志点的旋转平台的点云配准方法
CN107702663B (zh) * 2017-09-29 2019-12-13 五邑大学 一种基于具有标志点的旋转平台的点云配准方法
CN110992804A (zh) * 2019-12-05 2020-04-10 河南中博科技有限公司 一种实物标本3d打印方法
CN112731448A (zh) * 2020-11-17 2021-04-30 南京恩瑞特实业有限公司 一种列车障碍物探测线路数据生成方法及系统

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