本文關(guān)鍵詞：三維測量點云與CAD模型配準算法研究

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【摘要】：隨著社會發(fā)展和技術(shù)進步,人們對產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計水平的需要日益提高,各種曲面及其組合復(fù)雜型面在手機,家電,汽車等產(chǎn)品設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。這一變化促使零件檢測從二維到三維技術(shù)快速轉(zhuǎn)變。如今,基于三維CAD模型的數(shù)字化高精度檢測已成為主要發(fā)展趨勢,其中的關(guān)鍵技術(shù)就是點云與CAD模型的配準。一般情況下,三維測量點云和CAD模型不在同一坐標系。為了準確快速評價工件的制造精度,必須對三維測量點云與工件本身的三維CAD模型進行配準——將三維測量點云的測量坐標系與CAD模型所在設(shè)計坐標系轉(zhuǎn)換到同一坐標系下。在點云的各類配準算法中,應(yīng)用較為普遍的是ICP及其種種改進或變體算法。本文經(jīng)過深入研究分析發(fā)現(xiàn),在點云與CAD模型配準中,該算法依然存在局限性,主要表現(xiàn)在：其一,原始ICP算法是假設(shè)原始測量點云的歐式距離最近點為其所對應(yīng)的點,在CAD模型點云稀疏或不均時會出現(xiàn)尋找對應(yīng)點耗時及誤差大的問題；其次,原始ICP算法迭代步幅小、收斂過程緩慢,特別是當(dāng)三維測量點云的數(shù)量比較多時配準效率會很低。針對以上問題,本文提出了一種基于動態(tài)調(diào)節(jié)因子的ICP配準算法實現(xiàn)了點云與CAD模型的高效與高精度匹配。該算法主要對原始ICP算法進行以下優(yōu)化。第一步,本文提出了一種基于STL三角網(wǎng)格的對應(yīng)點的尋找方法。該方法利用STL三角網(wǎng)格自身攜帶的法向量信息,求取測量點云到對應(yīng)三角網(wǎng)格的最近點,并將其作為目標對應(yīng)點,從而有效的解決了原始ICP算法在點云與CAD模型匹配中的對應(yīng)點的尋找問題。該方法可以有效避免對CAD模型進行大規(guī)模采樣,有效的提高了配準效率；又因其屬于一種點到面的對應(yīng)點計算方法,求得的對應(yīng)點相對比較準確,從而有效的提高了配準精度；第二步,在第一步優(yōu)化的基礎(chǔ)上,本文提出了一種動態(tài)調(diào)節(jié)因子一一動態(tài)調(diào)整剛體變換參數(shù)因子,將其添加到原始ICP算法中,使得每次迭代點云剛體變換沿原來的趨勢實現(xiàn)超程變換,以便下次迭代時搜索到更多有效對應(yīng)點,從而使迭代步幅加大,實現(xiàn)ICP算法的快速收斂。實驗表明,本文提出的基于動態(tài)調(diào)節(jié)因子的ICP配準算法,可以有效的減少ICP算法的迭代次數(shù),從而提高匹配效率,且同時能提高配準精度。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;TP391.72

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1 葉愛芬;龔聲蓉;王朝暉;劉純平;;基于隨機分布估計的點云密度提取[J];計算機工程;2009年04期

2 梁新合;梁晉;郭成;曹巨明;;法向約束的多幅點云數(shù)據(jù)融合算法[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;2009年05期

3 孟凡文;吳祿慎;;用繼承與優(yōu)化算法精密拼接無序點云[J];光學(xué)精密工程;2009年04期

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5 張晶;楊云生;豐少偉;;基于點云法矢變化的點云簡化方法研究[J];計算機與數(shù)字工程;2011年12期

6 李曉久;景曉寧;;基于非接觸式測量的人體點云簡化方法[J];紡織學(xué)報;2012年07期

7 高恩陽;鄭昊鴻;;點云數(shù)據(jù)濾波方法綜述[J];科技資訊;2012年33期

8 范然;金小剛;;大規(guī)模點云選擇及精簡[J];圖學(xué)學(xué)報;2013年03期

9 李偉;李旭東;趙慧潔;張穎;;基于姿態(tài)標準化的線特征點云提取方法[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2013年08期

10 錢偉春;3DSMAX中動態(tài)云的制作[J];多媒體世界;1999年03期

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1 李文濤;韋群;楊海龍;;基于圖像的點云生成和預(yù)處理[A];2011年全國通信安全學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

2 蔡來良;李儒;;點云數(shù)據(jù)處理算法與實現(xiàn)初步研究[A];第四屆“測繪科學(xué)前沿技術(shù)論壇”論文精選[C];2012年

3 馬國慶;陶萍萍;楊周旺;;點云空間曲線的微分信息計算及匹配方法[A];第四屆全國幾何設(shè)計與計算學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

4 江倩殷;劉忠途;李熙瑩;;一種有效的點云精簡算法[A];第十五屆全國圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

5 解輝;張愛武;孟憲剛;;機載激光點云快速繪制方法[A];第二十五屆全國空間探測學(xué)術(shù)研討會摘要集[C];2012年

6 李凱;張愛武;;基于激光點云的糧倉儲糧數(shù)量測量方法[A];第二屆“測繪科學(xué)前沿技術(shù)論壇”論文精選[C];2010年

7 朱曉強;余燁;劉曉平;袁曉輝;Bill P.Buckles;;基于航拍圖像和LiDAR點云的城市道路提取[A];全國第19屆計算機技術(shù)與應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];2008年

8 劉虎;;基于線性八叉樹的點云簡化與特征提取研究[A];促進科技經(jīng)濟結(jié)合，，服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展——蚌埠市科協(xié)2012年度學(xué)術(shù)年會論文集[C];2012年

9 李濱;王佳;;基于點云的建筑測繪信息提取[A];第四屆“測繪科學(xué)前沿技術(shù)論壇”論文精選[C];2012年

10 楊雪春;;反求工程建模中點云切片技術(shù)研究[A];全國先進制造技術(shù)高層論壇暨第八屆制造業(yè)自動化與信息化技術(shù)研討會論文集[C];2009年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 曹裕華 高化猛 江鴻賓;激光點云 亦真亦幻[N];解放軍報;2013年

2 中國工程院院士 劉先林;四維遠見的裝備創(chuàng)新[N];中國測繪報;2012年

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1 彭檢貴;融合點云與高分辨率影像的城區(qū)道路提取與表面重建研究[D];武漢大學(xué);2012年

2 劉涌;基于連續(xù)序列自動快速拼接的全方位三維測量技術(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2013年

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4 韓峰;基于點云信息的既有鐵路狀態(tài)檢測與評估技術(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2015年

5 金龍存;3D點云復(fù)雜曲面重構(gòu)關(guān)鍵算法研究[D];上海大學(xué);2012年

6 李揚彥;基于點云的三維重建與形變事件分析[D];中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院;2013年

7 楊德賀;面向虛擬測方系統(tǒng)的點云聚類與擬合理論[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2014年

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9 孟凡文;面向光柵投影的點云預(yù)處理與曲面重構(gòu)技術(shù)研究[D];南昌大學(xué);2010年

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1 龔碩然;基于Delaunay三角剖分的點云三維網(wǎng)格重構(gòu)[D];河北大學(xué);2015年

2 楊紅粉;頻域技術(shù)應(yīng)用于點云配準研究[D];北京建筑大學(xué);2015年

3 段紅娟;點云圖像交互式曲線骨架提取技術(shù)及其應(yīng)用[D];西南交通大學(xué);2015年

4 張永恒;散亂點云數(shù)據(jù)配準方法研究[D];長安大學(xué);2015年

5 吳愛;面向特征擬合的點云簡化方法研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

6 薛廣順;基于立體視覺的牛體點云獲取方法研究與實現(xiàn)[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

7 胡誠;精度約束下地表LiDAR點云抽稀方法研究[D];西南交通大學(xué);2015年

8 余明;三維離散點云數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2015年

9 陳星宇;基于三維彩色點云的地形分類方法研究[D];南京理工大學(xué);2015年

10 朱東方;基于復(fù)雜拓撲結(jié)構(gòu)點云的曲線擬合研究與應(yīng)用[D];山東大學(xué);2015年

本文編號：1187524