基于改進ＩＣＰ算法的點云自動配準技術(shù)

2014年12月05日14:30:30 本網(wǎng)站我要評論(2)字號：T | T | T

摘　　　要：在零件的型面檢測過程中，通常有數(shù)據(jù)采集、曲面重構(gòu)、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(guān)鍵的一環(huán)。針對傳統(tǒng)的經(jīng)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(yīng)用點云主方向貼合的粗略配準基礎(chǔ)上，以經(jīng)典的ＩＣＰ算法為基礎(chǔ)，提出了點云數(shù)據(jù)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(yīng)用改進算法作為點云之間的精確配準算法。對于經(jīng)過初始配準的點云數(shù)據(jù)使用歐氏距離閾值法剔除點云間點對的噪聲，并經(jīng)點云各點間的方向矢量夾角閾值進行對應(yīng)點采樣，提高了傳統(tǒng)ＩＣＰ算法的效率和精度。經(jīng)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(nèi)。算法具有設(shè)計簡潔，響應(yīng)快速的特點，有實際工作意義。

關(guān)　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(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，日益精密的零件生產(chǎn)技術(shù)對生產(chǎn)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(fù)雜系統(tǒng)中，零部件的精度對較終產(chǎn)品的完成有很大的影響。相對于傳統(tǒng)誤差檢測的費時費力，利用計算機三維圖形技術(shù)進行零件產(chǎn)品和設(shè)計模型之間的自動配準計算零件的生產(chǎn)誤差，在效率方面有極大提高。零件的誤差檢測中，配準技術(shù)是其中的一項基礎(chǔ)技術(shù)，是實現(xiàn)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(jīng)由閾值改進的ＩＣＰ算法進行點云數(shù)據(jù)的精確配準。經(jīng)驗證，本文算法在精度和效率上滿足實際應(yīng)用要求。

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