(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210556470.0 (22)申请日 2022.05.20 (71)申请人 中山大学 地址 510275 广东省广州市海珠区新港西 路135号 (72)发明人 陈定安　彭雄　李名豪　 (74)专利代理 机构 深圳市创富知识产权代理有 限公司 4 4367 专利代理师 范伟民 (51)Int.Cl. G06T 7/33(2017.01) G06T 7/13(2017.01) G06T 7/73(2017.01) G06N 3/04(2006.01) (54)发明名称 一种基于单一立方体三维点云配准方法及 系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于单一立方体三维点 云配准方法及系统， 该方法包括： 获取原始点云 并根据原始点云提取骰子点云； 判断到骰子点云 数据完整， 对骰子点云进行平面分割、 旋转和图 像处理， 得到预处理图像； 对预处理图像进行圆 边缘检测和圆拟合， 并进行坐标变换， 得到骰子 平面点数圆中心三维坐标； 根据 骰子平面点数圆 中心三维坐标构建同名点对； 计算同名点对之间 的旋转矩阵和平移矩阵， 并基于旋转矩阵和平移 矩完成配准。 该系统包括： 点云提取模块、 图像处 理模块、 中心计算模块、 同名点对构建模块和配 准模块。 通过使用本发明， 能够将两个测站所扫 描的点云数据准确进行配准， 得到完整的三维点 云数据。 本发明可广泛应用于地理信息处理领 域。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 114882085 A 2022.08.09 CN 114882085 A 1.一种基于单一 立方体三维点云配准方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 获取原始点云进行降噪等预处 理并根据预处 理后的点云提取骰子点云； 判断到骰子点云数据完整， 对骰子点云进行平面分割、 旋转和图像处理， 得到预处理图 像； 对预处理图像进行圆边缘检测和圆拟合， 并进行坐标变换， 得到骰子平面点数圆中心 三维坐标； 根据骰子平面 点数圆中心三维坐标构建同名点对； 计算同名点对之间的旋转矩阵和平 移矩阵， 并基于 旋转矩阵和平 移矩完成粗配准。 2.根据权利要求1所述 一种基于单一 立方体三维点云配准方法， 其特 征在于， 还 包括： 判断到骰子点云数据不完整， 对骰子点云进行平面分割， 并计算平面交点和平面交线 向量； 将平面交点沿平面交线向量平 移， 得到仿真虚拟点； 根据平面交点和仿真虚拟点构建同名点对。 3.根据权利要求1或2所述一种基于单一立方体三维点云配准方法， 其特征在于， 还包 括： 基于迭代最近点 算法， 对粗配准得到的两个测站点云进行精配准。 4.根据权利要求1或2所述一种基于单一立方体三维点云配准方法， 其特征在于， 骰子 点云数据是否 完整的判断步骤具体包括： 基于K最近邻点搜索方法， 根据骰子点云与预设的完整点云计算 点云平均距离； 将点云平均距离与预设阈值比较； 判断到点云平均距离小于预设阈值， 骰子点云数据完整； 判断到点云平均距离大于等于预设阈值， 骰子点云数据不完整。 5.根据权利要求1所述一种基于单一立方体三维点云配准方法， 其特征在于， 所述判断 到骰子点云数据完整， 对骰 子点云进 行平面分割、 旋转和图像处理， 得到预 处理图像这一步 骤， 其具体包括： 判断到骰子点云数据完整， 对骰子点云进行平面分割， 得到分割后的平面 点云； 将分割后的平面 点云旋转至基准平面并进行栅格化处 理， 得到栅格图像； 对栅格图像进行 卷积和二 值化处理， 得到预处 理图像。 6.根据权利要求5所述一种基于单一立方体三维点云配准方法， 其特征在于， 所述对预 处理图像进行圆边缘检测和圆拟合， 并进行坐标变换， 得到骰子平面点数圆中心三维坐标 这一步骤， 其具体包括： 基于Canny边缘检测方法， 对预处理图像进行 圆边缘检测， 得到骰子平面点云的中心圆 边界坐标； 根据骰子平面 点云的中心圆边界坐标进行圆拟合， 得到圆心二维坐标； 结合圆心在坐标系中的高度构建圆心三维坐标并将圆心三维坐标旋转 回初始状态， 得 到骰子平面 点数圆中心三维坐标。 7.根据权利要求6所述一种基于单一立方体三维点云配准方法， 其特征在于， 所述圆拟 合的公式表示如下： X'2+Y'2+DX'+EY'+F＝0权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114882085 A 2上式中， X'、 Y'表示点数圆边界坐标， D、 E和F分别表示圆的参数， Xc、 Yc分别表示拟合圆 的中心的横坐标和纵坐标。 8.一种基于单一 立方体三维点云配准系统， 其特 征在于， 包括： 点云提取模块， 用于获取原 始点云并根据原 始点云提取骰子点云； 图像处理模块， 判断到骰子点云数据完整， 对骰子点云进行平面分割、 旋转和图像处 理， 得到预处 理图像； 中心计算模块， 用于对预处理图像进行圆边缘检测和圆拟合， 并进行坐标变换， 得到骰 子平面点数圆中心三维坐标； 同名点对构建模块， 用于根据骰子平面 点数圆中心三维坐标构建同名点对； 配准模块， 用于计算同名点对之间的旋转矩阵和平移矩阵， 并基于旋转矩阵和平移矩 完成配准。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114882085 A 3