基于分级的正反互逆的三维稠密点集快速配准方法

摘要

本发明提供一种基于分级的正反互逆的三维稠密点集快速配准方法，解决的技术问题是：给定两个点集，其中一个为参考点集，另一个为目标点集，现需求解两个变换函数；正变换函数h：从参考点集到目标点集的变换函数，反变换函数g：从目标点集到参考点集的变换函数，并要求h≈g-1，g≈h-1，其中h-1和g-1分别表示h和g的逆函数。最终通过这两个变换函数，得到两个点集的精确的对应关系。与现有技术相比，本方法的优点在于基于全局配准和局部配准的分级方式进行配准，并利用正方向和反方向上对应关系的差异来定义逆一致性误差和用于局部配准的特征点，避免了现有正反互逆配准算法中复杂耗时的函数求逆运算。实现简单、效率高，同时配准精度也高。

主权项

一种基于分级的正反互逆的三维稠密点集配准方法，其特征在于：包括下列步骤：步骤一(S1)：输入两个点集，一个参考集，一个目标集；步骤二(S2)：全局配准；步骤三(S3)：局部配准；步骤四(S4)：判断局部配准次数；步骤五(S5)：配准结束，最近点即为对应点；其中，步骤二(S2)所述的全局配准可采用两种方法，薄板样条函数算法(TPS)(S200)或迭代最近点算法(ICP)(S20)；其中，步骤三(S3)所述的局部配准方法包含六个子步骤：1)求变形后的参考点集上的每一点到目标点集上的最近点，两点之间的距离小于用户设定的阈值，则以该最近点作为它的对应点，最终得到一个对应点对列表(30)；2)求变形后的目标点集上的每一点到参考点集上的最近点，两点之间的距离小于用户设定的阈值，则以该最近点作为它的对应点，最终得到另一个对应点对列表(31)；3)根据前两个步骤得到的结果，计算参考点集和目标点集中存在对应点的每一个顶点的逆一致性误差，并对其对应点进行调整(32)；4)把两个对应点对列表中的经过调整操作的对应点对挑选出来，存成一个新列表，并根据逆一致性误差从大到小的顺序对新列表进行排序(33)；5)从排序后的列表中提取用于局部配准的两组特征点(34)；6)采用具有紧支撑的径向基函数CSRBF，并根据上一个步骤得到的特征点计算正变换hli和反变换gli，并把正反变换分别作用于已变形的参考点集P’和目标点集Q’，得到两个新的变形点集，依然采用P’和Q’表示(35)；其中，步骤四(S4)所述的判断局部配准次数小于预先设定的阀值的，重复执行步骤三(S3)。