激光与光电子学进展, 2018, 55 (4): 042802, 网络出版: 2018-09-11  

基于球体及平面模型的双Kinect空间位置的标定方法 下载: 1435次

Dual-Kinect Spatial Position Calibration Method Based on Sphere and Plane Model
作者单位
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
图 & 表

图 1. 两视角下的标定模型及参数简图。(a)视角1;(b)视角2

Fig. 1. Diagrams of two-view calibration model and parameters. (a) View 1; (b) view 2

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图 2. 不同Kinect视角的点云配准模型。(a)点云1;(b)点云2

Fig. 2. Point cloud calibration models with different Kinect's views. (a) Point cloud 1; (b) point cloud 2

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图 3. 点云的平面分割及法向量提取结果

Fig. 3. Plane segmentation and normal vector extraction results of point cloud

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图 4. 点云法向量提取效果。(a) RANSAC算法;(b)改进后的RANSAC算法

Fig. 4. Extraction results of point cloud normal vector. (a) RANSAC algorithm; (b) improved RANSAC algorithm

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图 5. 点云中球面的(a)提取及(b)拟合效果

Fig. 5. (a) Sphere extraction and (b) sphere fitting result of point cloud

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图 6. 经典ICP算法的配准效果。(a)未配准的点云;(b)配准效果

Fig. 6. Registration results of classic ICP algorithm. (a) Un-registrated point cloud; (b) registrated point cloud

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图 7. (a)自适应阈值ICP的配准效果;(b)本研究的配准效果

Fig. 7. (a) Registration result of adaptive threshold ICP; (b) registration result of proposed method in the paper

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表 1法向量提取算法

Table1. Extraction algorithm of normal vector

Normal vector extraction algorithm (P, T, ET, NR, Nums)1: for all pi in P2: ni←Compute Normals (pi, NR)3: end for4: while et>ET5: Temp Plane←Random Extract Points (P, Nums)6: NTempPlane←Get Normals Average (TempPlane)7: for all pi in P8: ei←abs(NTempPlane-ni)9: add ei to Ej10: if ei<T, then11: add pi to Modelj12: end if13: end for14: RE, IPNj, TPNj, Nj←Get Params From (Modelj)15: et←Calculate Termination Condition (IT, RE, IPNj, TPNj)16: end while17: return Nj

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表 2利用平面交点与球心获取固定点的误差

Table2. Error between fixed points obtained by plane intersection and sphere center

Pstd /mmSstd /mm(Pstd-Sstd) /mm
5.022.342.68
4.862.452.41
5.121.843.28
4.672.032.64
4.891.763.13
4.872.132.74
5.071.983.09

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表 3不同算法的标定精度

Table3. Calibration accuracy of different algorithms

S /mmA /(°)
ICPImproved ICPOur methodICPImproved ICPOur method
211271532
251341931
291051842
221331752
24951931
21741644

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表 4不同算法的耗时

Table4. Time consuming of different algorithms

AlgorithmTime-consuming /s
ICP20.1
Improved ICP15.2
Our method3.4

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欧攀, 周锴, 吴帅. 基于球体及平面模型的双Kinect空间位置的标定方法[J]. 激光与光电子学进展, 2018, 55(4): 042802. Pan Ou, Kai Zhou, Shuai Wu. Dual-Kinect Spatial Position Calibration Method Based on Sphere and Plane Model[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2018, 55(4): 042802.

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