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题名面向医疗导航定位系统的点云快速配准方法
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作者
王运梦
崔龙
刘钊铭
张峰
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机构
中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室
中国科学院机器人与智能制造创新研究院
中国科学院大学
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出处
《机械设计与制造》
北大核心
2025年第9期96-100,共5页
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基金
智能微型仿昆虫跃翔机器人关键技术研究—国家自然科学基金(U2013208)
面向复杂危险场景精准作业的人机协同控制与跨域实时优化—国家自然科学基金(92067205)。
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文摘
针对医疗手术过程中的脊骨病变位置难以被医生直接观测出、病人的时间成本极其昂贵等问题,提出一种适合于医疗导航定位系统的快速点云配准方法。首先在粗配准阶段对点云数据进行预处理,包括去除NAN点、体素下采样滤波和3D-SIFT关键点提取,然后使用4PCS算法对脊骨外轮廓的CT点云图和手工采集的关键点云数据进行大致配准,最后基于改进后的ICP算法进行精配准。四组融合实验的结果表明,相比于使用4PCS算法、NDT算法和PCA算法分别结合传统ICP算法的配准,所提改进方法的配准误差能够稳定在10以内,时间能够稳定在0.12s内,高效地完成了配准,为后续手术规划提供了较精确的导航定位。
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关键词
点云配准
医疗导航定位
ICP算法
4pcs算法
3D-SIFT关键点提取
NDI
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Keywords
Point Cloud Registration
Medical Navigation and Positioning
ICP algorithm
4 pcs algorithm
3D-SIFTKeyPointExtraction
NDI
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分类号
TH16
[机械工程—机械制造及自动化]
TP391.41
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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题名基于局部曲率与距离特征的点云配准
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作者
朱振宇
丁海勇
刘春雷
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机构
南京信息工程大学遥感与测绘工程学院
南京龙测测绘技术有限公司
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出处
《应用激光》
北大核心
2025年第5期168-176,共9页
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文摘
针对点云配准过程中产生的误匹配、配准精度不高、效率低等问题,提出一种基于局部曲率与距离特征的点云配准算法。该方法采用点云数据的局部曲率信息,配合邻近点到中心点的加权距离进行关键点提取,利用K-4PCS算法进行点云粗配准,使用线性最小二乘优化的点到面的ICP算法完成精配准。利用多组点云数据对所提算法进行了配准测试。结果表明,所提出的关键点提取算法相较于ISS算法、SIFT算法提高了关键点特征性,为后续的配准操作提供更好的基础。在后续配准中,相同条件下所提出的方法相较于其他算法在粗配准中的效率与精度提升了约56%与57%,在精配准中效率提升了约60%。所提出的算法可以为点云配准时效率与精度无法兼得的情况提供参考。
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关键词
点云配准
关键点提取
k-4pcs算法
ICP配准
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Keywords
point cloud registration
key point extraction
k-4pcs algorithm
ICP registration
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分类号
TN957.7
[电子电信—信号与信息处理]
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题名基于三维激光扫描仪的无序工件精准定位
被引量：7
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作者
黄磊
朱秀敏
石雨婷
曹恒宣
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机构
南京林业大学机电学院
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出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第7期1026-1032,共7页
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基金
国家自然科学基金资助项目(No.31901239)
2021年江苏省大学生创新训练计划(No.202110298016Z)资助项目。
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文摘
为了获取生产线上无序且被遮挡的工件的准确位姿,为后续机械臂对工件特定部位的抓取提供支持,本文使用高精度三维激光扫描仪扫描生产线上无序摆放的工件,然后对原始点云先后采用Voxel-Grid降采样、平面分割和DBSCAN聚类,分割出单个工件点云,再用K-4PCS粗配准和kd-tree加速的GICP精配准方法,将工件实际点云与标准的点云模板(由工件的机械设计图转化而来)进行配准,最终得到了两者之间精确的位姿变换矩阵,进而获得工件摆放的准确位姿。为了验证论文提出方法的有效性,对生产线上3组形状不同工件的摆放位姿进行了测试。结果表明,该方法对于不同形状的工件摆放位姿都有很好的求解精度(误差≤3 mm)。
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关键词
工件位姿确定
平面分割
DBSCAN
k-4pcs
GICP
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Keywords
position and attitude determination of the workpiece
plane segmentation
DBSCAN
k-4 pcs
GICP
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分类号
TP278
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TN249
[电子电信—物理电子学]
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题名基于点云边界质心的粗配准方法
被引量：4
- 4
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作者
陆尚鸿
李文国
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机构
昆明理工大学机电工程学院
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出处
《电子科技》
2022年第4期53-59,66,共8页
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基金
国家自然科学基金(51865020)。
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文摘
点云配准的质量直接影响着三维重建的质量。针对传统K-4PCS耗时长且易出现错误匹配等问题,文中提出一种基于边界质心的点云粗配准方法。通过对点云进行边界提取,既保留点云外表特征,又减少了点云数据的大小,提高了粗配准速度。为了加快边界点的提取速度,使用K-D tree算法完成对k近邻点的搜索。通过配准边界点的质心,减少点云初始距离并增加重叠度,保证了粗配准的精度。实验结果证明,文中方法在粗配准速度和精度方面都优于传统K-4PCS算法,其速度约为传统K-4PCS算法的2倍,平移和旋转精度也比传统K-4PCS高了40%以上。文中所提方法对提高点云粗配准的速度和精度具有一定的参考价值。
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关键词
点云配准
粗配准
快速配准
边界提取
k近邻点
边界质心
k-4pcs
k-D
tree
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Keywords
point cloud registration
coarse registration
fast registration
boundary extraction
k-nearest neighbors
boundary centroid
k-4pcs
k-D tree
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分类号
TP391.41
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
TN99
[电子电信—信号与信息处理]
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题名基于关键点的边界增强改进点云配准算法
被引量：3
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作者
魏永超
邓毅
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机构
中国民用航空飞行学院科研处
中国民用航空飞行学院民航安全工程学院
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出处
《中国测试》
CAS
北大核心
2023年第12期29-34,共6页
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基金
国家自然科学基金(U1633127)
西藏科技厅重点研发计划(XZ202101ZY0017G)
+1 种基金
中国民航飞行学院科技基金(CJ2020-01)
大学生创新创业训练计划项目(S202110624114)。
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文摘
针对点云配准出现的误匹配、耗时长、精度不高等问题,提出一种基于关键点E-ISS(edge based intrinsic shape signatures)的边界增强点云配准算法。首先对源点云和目标点云进行采样、主方向变换、关键点提取、网格边界点云提取,并将特征点和边界点云融合为一个新的特征点集E-ISS。对其建立快速直方图统计特征,利用算法进行配准。最后与几何采样后的配准结果、提取关键点的配准结果对比表明,所提出的改进方法在相同配准效果下,配准时间稳定在4.83 s,欧拉适应度得分为0.29,配准的均方根误差在0.093 mm内,解决了配准发动机叶片的过程中出现局部最优而导致配准失败的现象,为后续的叶片损伤定位奠定了基础。
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关键词
三维点云
边界增强
关键点E-ISS
k-4pcs配准
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Keywords
3D point cloud
boundary enhancement
key point E-ISS
k-4pcs registration
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分类号
TP391
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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