阎翔鑫 1蒋峥 1,2,*刘斌 1,2
作者单位
摘要
1 武汉科技大学冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心,湖北 武汉 430081
2 武汉科技大学信息科学与工程学院,湖北 武汉 430081
针对现有点云配准算法在跨源点云上配准效果不佳的问题,提出一种基于角度约束的跨源点云配准算法。该算法重新定义快速点特征直方图(FPFH)算法的权重系数,以适应不同尺度的点云数据,提高匹配点对的内点率;同时使用角度约束对匹配点对进行筛选,保留兼容性良好的匹配点对用于尺度估计,对两个点云的尺度进行统一。在粗配准阶段,筛选出满足距离约束的兼容三角形,计算粗配准矩阵,完成初步变换。最后利用迭代最近点(ICP)算法进行细配准,提高整体的配准精度。实验结果表明,所提算法对相同尺度和不同尺度的点云数据均具有较好的配准效果,且具备快速配准点云的能力。
点云配准 跨源点云 角度约束 尺度估计 
激光与光电子学进展
2023, 60(22): 2215004
范怡萍 1,2葛宝臻 1,2陈雷 3,*
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
2 光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
3 天津商业大学信息工程学院,天津 300134
针对不同尺度点云配准的精度和效率问题,提出一种基于人工蜂群优化的异尺度点云配准算法。引入尺度缩放因子,与三维旋转、平移参数共同作为配准过程中的待求变量,使用人工蜂群优化方法进行优化求解。同时,基于归一化尺度参数改进了欧氏距离目标函数,以消除优化求解中尺度缩放因子引起的误差,从而有效提高配准算法的稳定性。与当前几组典型方法进行对比,所提算法对不同模型配准的精度和效率均有提高。实验结果表明,所提算法充分利用了人工蜂群优化方法优异的全局优化能力,可以有效实现对异尺度点云的高精度、快速配准。
点云配准 异尺度 人工蜂群优化 改进欧氏距离 跨源点云 
激光与光电子学进展
2023, 60(12): 1210023
张立静 1,2王斌斌 1,2王玮 3武博 1,2,*张楠 1,2
作者单位
摘要
1 首都医科大学生物医学工程学院,北京 100069
2 首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室,北京 100069
3 首都医科大学宣武医院骨科,北京 100053
在手术导航系统辅助的椎弓根螺钉内固定术中,术前与术中点云配准精度是影响导航定位效果的重要因素。由于术前与术中点云的获取方式不同,且术中暴露位置受限,两种非同源三维点云存在初始位姿差异大、重叠率低的问题,现有的配准算法在术前术中点云配准时容易失效且精度不高。为此,本文提出了一种椎弓根螺钉内固定术中非同源低重叠率点云的配准方法。首先,对术中点云进行降采样,对术前点云进行基于最远点采样的局部区域划分,选取其中的最优局部区域,与术中点云进行采样一致性初始配准;之后,采用迭代最近点算法进行进一步优化,实现点云的准确对齐。在本文所用数据集上,所提算法在术前术中点云配准实验中的平均旋转误差为0.406°,平移误差为0.474 mm,实现了初始位姿差异大、重叠率低的非同源术前术中点云的高精度配准,与现有算法相比,配准成功率从66.67%提高至100%。
医用光学 椎弓根螺钉内固定术 非同源点云 初始位姿差异大 低重叠率 点云配准 
中国激光
2023, 50(9): 0907108
作者单位
摘要
1 南京航空航天大学机电学院, 江苏 南京 211106
2 中航西安飞机工业集团股份有限公司, 陕西 西安 710089
为了实现具有不同测量尺度、分辨率与精度等特性的跨源点云的精确配准,提出了基于多尺度采样的测量点云数据配准方法。通过尺度滑移算法来滤除高频细节信息,保留轮廓数据,并结合体素网格邻域法来实现点云数据的降采样;对于宏观结构光视觉测量的低分辨率点云数据,通过基于深度学习的渐进式三维点云上采样算法可以精确还原结构光点云的轮廓细节,实现跨源点云在尺度与分辨率上的统一。最后,采用迭代最近点法对处理后尺度近似的数据进行配准,并将配准关系逆向用于原始跨源点云的配准。实验结果表明,多尺度采样方法对于跨源点云的配准精度有所提高,能有效用于发动机叶片等零部件的高性能检测。
机器视觉 跨源点云 尺度滑移 点云降采样 点云配准 三维测量 
光学学报
2022, 42(10): 1015002

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