一种融合图案信息的数字化车辆点云模型构建方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种融合图案信息的车辆点云模型构建方法及系统，该方法通过获取待测车辆表面多帧点云数据和车辆CAD模型；将各帧点云数据从当前坐标系转换到世界坐标系，确定各帧点云数据中车辆表面信息的初始位置；任选一帧点云数据作为基准点云数据，并与待测车辆的CAD模型进行配准，得到以车辆的CAD模型坐标系为绝对基准的已配准基准点云数据；基于所述初始位置，将待配准点云数据与已配准的基准点云数据进行配准，构建待测车辆点云模型；基于车辆点云模型，将目标图案信息进行纹理映射，得到融合图案信息的车辆点云模型。能够有效重构融合图案信息的三维车辆点云模型，为车辆实现数码迷彩的高质量、高精度、自动化喷涂提供模型基础。型基础。型基础。

【技术实现步骤摘要】
一种融合图案信息的数字化车辆点云模型构建方法及系统


[0001]本专利技术涉及车辆点云模型构建
，特别是涉及一种融合图案信息的车辆点云模型构建方法及系统。

技术介绍

[0002]车辆车身上覆盖的数码迷彩等图案信息对于提高其隐身性能具有重要的作用。目前图案信息均采用手工喷涂，需要熟练的技术工人依照图案信息进行掩膜覆盖后进行喷涂，但人工喷涂自动化程度低、喷涂耗时长、不利于工人健康，且手工喷涂误差较大，不能精准地控制漆膜厚度与喷涂出的图样效果，对车辆的隐身性能影响较大。为提高喷涂效率与质量，急需构建融合图案信息的数字化车辆点云模型，用于指导数码迷彩的高精度、高质量、自动化和智能化喷涂。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种融合图案信息的车辆点云模型构建方法及系统，能够有效地重构融合图案信息的三维车辆点云模型，为后续对车辆实现数码迷彩的高质量、高精度、自动化和智能化的喷涂提供了模型基础。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]本专利技术提供了一种融合图案信息的车辆点云模型构建方法，所述方法包括：
[0006]获取待测车辆表面多帧点云数据和待测车辆的CAD模型；
[0007]将各帧点云数据从当前坐标系转换到世界坐标系下，确定各帧点云数据中待测车辆表面信息的初始位置；
[0008]任选一帧点云数据作为基准点云数据，将所述基准点云数据与所述待测车辆的CAD模型进行配准，得到以车辆的CAD模型坐标系为绝对基准的已配准的基准点云数据；
[0009]基于各帧点云数据中待测车辆表面信息的初始位置，将待配准点云数据与所述已配准的基准点云数据进行配准，构建待测车辆点云模型；所述待配准点云数据为除所述已配准的基准点云数据以外的各帧点云数据；
[0010]基于所述车辆点云模型，将目标图案信息进行纹理映射，得到融合图案信息的车辆点云模型；所述目标图案信息为颜色信息。
[0011]可选地，所述“任选一帧点云数据作为基准点云数据，将所述基准点云数据与所述待测车辆的CAD模型进行配准，得到以车辆的CAD模型坐标系为绝对基准的已配准的基准点云数据”，具体包括：
[0012]将所述待测车辆的CAD模型转换成CAD点云模型，并对所述CAD点云模型进行特征区域分割，得到不同特征区域的CAD点云模型；
[0013]对所述基准点云数据进行对应的特征区域分割，并将特征区域分割后的基准点云数据从当前坐标系转换到车辆的CAD模型坐标系下，得到已配准的基准点云数据。
[0014]可选地，所述“将特征区域分割后的基准点云数据从当前坐标系转换到车辆的CAD
模型坐标系下，得到已配准的基准点云数据”，具体包括：
[0015]计算相同特征区域的CAD点云模型与基准点云数据之间的协方差矩阵；
[0016]对所述协方差矩阵进行奇异值分解，得到第一变换矩阵；所述第一变换矩阵为以车辆的CAD模型坐标系为绝对基准的矩阵；
[0017]将所述基准点云数据与所述第一变换矩阵相乘，得到所述已配准的基准点云数据。
[0018]可选地，所述“基于各帧点云数据中待测车辆表面信息的初始位置，将待配准点云数据与所述已配准的基准点云数据进行配准，构建待测车辆点云模型”，具体包括：
[0019]基于各帧点云数据中待测车辆表面信息的初始位置，确定已配准的基准点云数据和待配准点云数据之间的相对位置关系；
[0020]对所述已配准的基准点云数据和所述待配准点云数据两两之间依次进行第一配准和第二配准，得到待配准点云数据的第二变换矩阵；所述第二变换矩阵为以已配准的基准点云数据的坐标系为基准的矩阵；
[0021]基于所述第二变换矩阵，将各帧点云数据进行刚体变换，得到待测车辆点云模型。
[0022]可选地，采用主成分分析法与随机采样一致性算法对所述已配准的基准点云数据和所述待配准点云数据两两之间进行第一配准；
[0023]采用迭代就近法对第一配准后的已配准的基准点云数据和待配准点云数据两两之间进行第二配准。
[0024]可选地，所述“基于所述车辆点云模型，将目标图案信息进行纹理映射，得到融合图案信息的车辆点云模型”，具体包括：
[0025]根据点云密化程度对车辆目标图案的颜色信息进行采样；
[0026]采用双线性插值法计算目标图案中的颜色信息，并将所述车辆目标图案中的颜色信息映射到车辆点云模型中的坐标点上，确定融合图案信息的车辆点云模型。
[0027]为实现上述目的，本专利技术还提供了一种融合图案信息的车辆点云模型构建系统，所述系统包括：
[0028]数据获取单元，用于获取待测车辆表面多帧点云数据和待测车辆的CAD模型；
[0029]坐标转换单元，用于将各帧点云数据从当前坐标系转换到世界坐标系下，确定各帧点云数据中待测车辆表面信息的初始位置；
[0030]已配准的基准点云信息图像确定单元，用于任选一帧点云数据作为基准点云数据，将所述基准点云数据与所述待测车辆的CAD模型进行配准，得到以车辆的CAD模型坐标系为绝对基准的已配准的基准点云数据；
[0031]待测车辆点云模型构建单元，用于基于各帧点云数据中待测车辆表面信息的初始位置，将待配准点云数据与所述已配准的基准点云数据进行配准，构建待测车辆点云模型；所述待配准点云数据为除所述已配准的基准点云数据以外的各帧点云数据；
[0032]融合图案信息的车辆点云模型构建单元，用于基于所述车辆点云模型，将目标图案信息进行纹理映射，得到融合图案信息的车辆点云模型；所述目标图案信息为颜色信息。
[0033]可选地，所述已配准的基准点云信息图像确定单元，具体包括：
[0034]区域CAD点云模型确定模块，用于将所述待测车辆的CAD模型转换成CAD点云模型，并对所述CAD点云模型进行特征区域分割，得到不同特征区域的CAD点云模型；
[0035]已配准的基准点云数据确定模块，用于对所述基准点云数据进行对应的特征区域分割，并将特征区域分割后的基准点云数据从当前坐标系转换到车辆的CAD模型坐标系下，得到已配准的基准点云数据。
[0036]可选地，所述待测车辆点云模型构建单元，具体包括：
[0037]位置关系确定模块，用于基于各帧点云数据中待测车辆表面信息的初始位置，确定已配准的基准点云数据和待配准点云数据之间的相对位置关系；
[0038]第二变换矩阵确定模块，用于对所述已配准的基准点云数据和所述待配准点云数据两两之间依次进行第一配准和第二配准，得到待配准点云数据的第二变换矩阵；所述第二变换矩阵为以已配准的基准点云数据的坐标系为基准的矩阵；
[0039]待测车辆点云模型确定模块，用于基于所述第二变换矩阵，将各帧点云数据进行刚体变换，得到待测车辆点云模型。
[0040]可选地，所述融合图案信息的车辆点云模型构建单元，具体包括：
[0041]采样模块，用于根据点云密化程度对车辆目标图案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种融合图案信息的车辆点云模型构建方法，其特征在于，所述方法包括：获取待测车辆表面多帧点云数据和待测车辆的CAD模型；将各帧点云数据从当前坐标系转换到世界坐标系下，确定各帧点云数据中待测车辆表面信息的初始位置；任选一帧点云数据作为基准点云数据，将所述基准点云数据与所述待测车辆的CAD模型进行配准，得到以车辆的CAD模型坐标系为绝对基准的已配准的基准点云数据；基于各帧点云数据中待测车辆表面信息的初始位置，将待配准点云数据与所述已配准的基准点云数据进行配准，构建待测车辆点云模型；所述待配准点云数据为除所述已配准的基准点云数据以外的各帧点云数据；基于所述车辆点云模型，将目标图案信息进行纹理映射，得到融合图案信息的车辆点云模型；所述目标图案信息为颜色信息。2.根据权利要求1所述的一种融合图案信息的车辆点云模型构建方法，其特征在于，所述“任选一帧点云数据作为基准点云数据，将所述基准点云数据与所述待测车辆的CAD模型进行配准，得到以车辆的CAD模型坐标系为绝对基准的已配准的基准点云数据”，具体包括：将所述待测车辆的CAD模型转换成CAD点云模型，并对所述CAD点云模型进行特征区域分割，得到不同特征区域的CAD点云模型；对所述基准点云数据进行对应的特征区域分割，并将特征区域分割后的基准点云数据从当前坐标系转换到车辆的CAD模型坐标系下，得到已配准的基准点云数据。3.根据权利要求2所述的一种融合图案信息的车辆点云模型构建方法，其特征在于，所述“将特征区域分割后的基准点云数据从当前坐标系转换到车辆的CAD模型坐标系下，得到已配准的基准点云数据”，具体包括：计算相同特征区域的CAD点云模型与基准点云数据之间的协方差矩阵；对所述协方差矩阵进行奇异值分解，得到第一变换矩阵；所述第一变换矩阵为以车辆的CAD模型坐标系为绝对基准的矩阵；将所述基准点云数据与所述第一变换矩阵相乘，得到所述已配准的基准点云数据。4.根据权利要求1所述的一种融合图案信息的车辆点云模型构建方法，其特征在于，所述“基于各帧点云数据中待测车辆表面信息的初始位置，将待配准点云数据与所述已配准的基准点云数据进行配准，构建待测车辆点云模型”，具体包括：基于各帧点云数据中待测车辆表面信息的初始位置，确定已配准的基准点云数据和待配准点云数据之间的相对位置关系；对所述已配准的基准点云数据和所述待配准点云数据两两之间依次进行第一配准和第二配准，得到待配准点云数据的第二变换矩阵；所述第二变换矩阵为以已配准的基准点云数据的坐标系为基准的矩阵；基于所述第二变换矩阵，将各帧点云数据进行刚体变换，得到待测车辆点云模型。5.根据权利要求4所述的一种融合图案信息的车辆点云模型构建方法，其特征在于，采用主成分分析法与随机采样一致性算法对所述已配准的基准点云数据和所述待配准点云数据两两之间进行第一配准；采用迭代就近法对第一配准后的已配准的基准点云数据和待配准点云数据两两之间进行第二配准。
6.根据权利要求1所述的一种融合图案信息的车辆点云模型构...

【专利技术属性】
技术研发人员：金鑫，邹雨初，刘绮，郝娟，曹同泰，林义桐，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：