基于改進ICP算法的點云自動配準技術
摘 要:在零件的型面檢測過程中,通常有數據采集、曲面重構、曲面配準和誤差求取幾個步驟。其中,曲面之間的配準是檢測中關鍵的一環。針對傳統的經典ICP(IterativeClosestPoint)算法在配準過程中受噪聲干擾大、魯棒性差的缺點,在應用點云主方向貼合的粗略配準基礎上,以經典的ICP算法為基礎,提出了點云數據的歐氏距離閾值去噪和點云的方向矢量夾角閾值兩種方法改進ICP算法,并應用改進算法作為點云之間的精確配準算法。對于經過初始配準的點云數據使用歐氏距離閾值法剔除點云間點對的噪聲,并經點云各點間的方向矢量夾角閾值進行對應點采樣,提高了傳統ICP算法的效率和精度。經飛機和汽車零件點云配準實驗驗證,本算法的配準誤差在±1μm內。算法具有設計簡潔,響應快速的特點,有實際工作意義。
關 鍵 詞:誤差檢測;點云配準;迭代較近點算法;逆向工程
1 引 言
現代工業生產領域中,日益精密的零件生產技術對生產過程的控制和誤差檢測提出越來越高的要求。尤其是在飛機、汽車等復雜系統中,零部件的精度對較終產品的完成有很大的影響。相對于傳統誤差檢測的費時費力,利用計算機三維圖形技術進行零件產品和設計模型之間的自動配準計算零件的生產誤差,在效率方面有極大提高。零件的誤差檢測中,配準技術是其中的一項基礎技術,是實現零件檢測、模型評估的前提條件。目前,依賴于儀器的手動配準和外部標定配準研究較為成熟,但此類配準方法自動化程度較差,容易引入人為干擾。針對上述方法的缺點,零件曲面的自動配準研究越來越受到重視。
從配準效率和精度兩方面考慮,本文采用主成分分析(PrincipalComponentAnalysis,PCA)算法進行粗略配準,快速得到兩幅大致重合的點云。然后,利用經由閾值改進的ICP算法進行點云數據的精確配準。經驗證,本文算法在精度和效率上滿足實際應用要求。
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