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形貌约束的多视角点云分阶配准方法

西安交通大学学报 2020年第6期54卷 75-81页

作者：林伟孙殿柱李延瑞沈江华山东理工大学机械工程学院山东淄博255049 西安交通大学机械工程学院西安710049

为提高大数据量多视角点云的配准效率,提出一种基于多分辨率模型的多视角点云分阶配准方法。首先根据平坦形貌约束条件对点云进行递归分割,提取所得割集的核心点作为特征点构造多分辨率模型,然后采用迭代最近点算法基于该模型上层数据... 详细信息

为提高大数据量多视角点云的配准效率,提出一种基于多分辨率模型的多视角点云分阶配准方法。首先根据平坦形貌约束条件对点云进行递归分割,提取所得割集的核心点作为特征点构造多分辨率模型,然后采用迭代最近点算法基于该模型上层数据求解多视角点云的初始变换矩阵,将其作用于模型后逐级求解下层数据的变换矩阵,最终将复合变换矩阵同步作用于原多视角点云,实现原多视角点云的精确配准。实验结果表明,该分阶配准方法可有效缓解点云单一简化结果导致的配准精度与效率之间的矛盾,在显著降低点云规模的前提下实现原始点云精确配准;当点云规模达106级别时,与加权尺度迭代最近点(WSICP)算法相比,该方法的计算效率提高约2.5倍。

关键词：平坦形貌递归分割形貌多分辨率模型分阶配准

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序列图像约束的点云初始配准方法

机械工程学报 2020年第9期56卷 215-222页

作者：孙殿柱沈江华李延瑞林伟山东理工大学机械工程学院淄博255049 西安交通大学机械工程学院西安710049

针对现有算法难以精确配准重叠区域较小的点云,提出一种结合二维序列图像的点云初始配准方法。基于移动式三维测量方法获取实物表面灰度图像及三维数据,根据透视投影原理对相机在点云局部坐标系中的位置进行定位,获取点云到对应相机坐... 详细信息

针对现有算法难以精确配准重叠区域较小的点云,提出一种结合二维序列图像的点云初始配准方法。基于移动式三维测量方法获取实物表面灰度图像及三维数据,根据透视投影原理对相机在点云局部坐标系中的位置进行定位,获取点云到对应相机坐标系的变换矩阵,并以灰度图像的特征点及其匹配点作为匹配对,通过重建序列图像对相机外参数予以全局优化,根据初始配准公式实现点云初始配准。试验结果表明,该算法可正确配准重叠区域较小的点云,且能显著提高配准过程的稳健性及配准效率。

关键词：点云初始配准移动式三维测量运动法重建序列图像

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有界泊松曲面约束的曲面样点法向稳健估计

光学精密工程 2019年第4期27卷 953-962页

作者：孙殿柱梁增凯沈江华林伟山东理工大学机械工程学院山东淄博255049

对存在噪声、非均匀采样等缺陷的曲面样本,基于样点及其邻近样点构成的局部样本通常无法稳健逼近曲面局部区域,导致样点法向难以准确估计。为抑制样本缺陷对样点法向估计的影响,提出一种以有界泊松曲面逼近局部样本作为约束的样点法向... 详细信息

对存在噪声、非均匀采样等缺陷的曲面样本,基于样点及其邻近样点构成的局部样本通常无法稳健逼近曲面局部区域,导致样点法向难以准确估计。为抑制样本缺陷对样点法向估计的影响,提出一种以有界泊松曲面逼近局部样本作为约束的样点法向加权估计算法。对待估计法向的样点,该算法对其所属曲面局部样本作增益优化处理,使得曲面局部样本具备边界保护区域;在样点的Frenet标架中以泊松曲面逼近该样本,基于样本的边界保护区域将泊松曲面的离散网格转化为有界形式,从而建立样点邻域的曲面约束,以有界泊松曲面离散网格中距样点最近的网格面片作为样点的参考面片,基于顶点邻域面的正则度及邻域面到该顶点的测地距离估计参考面片顶点法向,将参考面片各顶点法向的加权求和结果作为样点法向的估计结果。实验结果表明:曲面样本噪声水平不高于20%时,可将法向计算误差控制在π/18以内,且所得法向过渡较为光滑。证明了该算法适用于复杂曲面样本,可稳健处理存在噪声以及采样不均匀等缺陷的曲面样本的样点法向估计问题,实现曲面样点法向的光滑过渡。

关键词：样点法向稳健估计有界泊松曲面曲面局部样本网格顶点法向估算增益优化

难治性癫痫患者脑组织致痫灶与灶旁组织药物浓度的比较研究

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中国药学杂志 2011年第10期46卷 774-777页

作者：沈江华姜德春王育琴首都医科大学宣武医院药剂科北京100053

目的通过比较难治性癫痫（IE）患者脑内致痫灶、灶旁组织的药物浓度的差异,促进阐明IE的耐药机制。方法收集自2007年4月~2009年3月在首都医科大学宣武医院功能神经外科行＂致痫灶切除术＂的IE患者。用高效液相色谱法（HPLC）测定脑组织... 详细信息

目的通过比较难治性癫痫（IE）患者脑内致痫灶、灶旁组织的药物浓度的差异,促进阐明IE的耐药机制。方法收集自2007年4月~2009年3月在首都医科大学宣武医院功能神经外科行＂致痫灶切除术＂的IE患者。用高效液相色谱法（HPLC）测定脑组织致痫灶和灶旁组织药物浓度,比较其差异。所有患者均在术前获得知情同意。结果①共收集到23例患者的脑组织,分别服用苯巴比妥（PB）、苯妥英钠（PHT）、卡马西平（CBZ）和拉莫三嗪（LTG）,将致痫灶和灶旁组织用电生理的方法进行分离,用于脑组织药物浓度的测定。剔除3例,剩余20例,包括PB 4例,CBZ 16例。②20例患者脑组织致痫灶的平均药物浓度为（1.83±0.39）μ***-1,灶旁组织的平均药物浓度为（2.11±0.45）μ***-1,采用配对t检验的方法,P=0.000〈0.05,结果有统计学差异,致痫灶的药物浓度低于灶旁组织。分别观察PB组与CBZ组的结果,得出一致性结论。结论本试验的前续研究已经证实P糖蛋白（P-gp）在脑组织的致痫灶中比灶旁组织表达量多,且本试验所选药物均是P-gp的底物,在P-gp表达产物外排泵的作用下,使致痫灶中的药物浓度低于灶旁组织,导致了患者的耐药。

关键词：难治性癫痫脑组织药物浓度高效液相色谱耐药机制

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点云初始配准的优化求解算法

西安交通大学学报 2019年第8期53卷 167-174页

作者：沈江华孙殿柱李延瑞梁增凯山东理工大学机械工程学院山东淄博255049 西安交通大学机械工程学院西安710049

针对基于对应点匹配的点云配准算法过于依赖点云初始位置并且配准效率较低的问题,提出一种基于序列图像运动法重建的点云初始配准算法。首先,根据透视投影原理对相机在点云局部坐标系中的位置进行定位,获取将点云变换到对应相机坐标系... 详细信息

针对基于对应点匹配的点云配准算法过于依赖点云初始位置并且配准效率较低的问题,提出一种基于序列图像运动法重建的点云初始配准算法。首先,根据透视投影原理对相机在点云局部坐标系中的位置进行定位,获取将点云变换到对应相机坐标系的变换矩阵;然后,以图像特征点及其对应的匹配点作为同名点,通过重建序列图像对相机外参数进行全局优化;最后,根据推导的初始配准公式快速实现点云初始配准。实例验证结果表明,该初始配准算法对点云的初始位置无严格要求,能以较小的计算量获取近似全局最优的点云初始配准结果;将初始配准参数作为迭代最近点算法的初始值,可有效提高迭代最近点算法配准的稳健性,计算效率提高了30%以上。

关键词：点云初始配准迭代最近点运动法重建序列图像

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树状分层黎曼图约束的点云法向传播方法

光学学报 2019年第12期39卷 108-115页

作者：梁增凯孙殿柱李延瑞沈江华张硕山东理工大学机械工程学院山东淄博255000 西安交通大学机械工程学院陕西西安710049

针对现有曲面采样点云法向传播方法难以快速处理大规模数据的问题,提出了一种在多层黎曼图中统一点云法向的方法。该方法对点云进行子集递归划分得到核心点集,以核心点集的曲面变分程度控制递归次数,为点云构造树状多分辨率模型。自上... 详细信息

针对现有曲面采样点云法向传播方法难以快速处理大规模数据的问题,提出了一种在多层黎曼图中统一点云法向的方法。该方法对点云进行子集递归划分得到核心点集,以核心点集的曲面变分程度控制递归次数,为点云构造树状多分辨率模型。自上而下遍历点云多分辨率模型的结点,为非叶结点包含的子集构建黎曼图,从而构成点云的多层黎曼图。以先序遍历的方法将顶层黎曼图中样点法向一致性向下逐层传递,在各黎曼图单元内,以最小生成树算法实现样点法向的一致性传播。实验结果表明,对于大规模点云,该方法能有效提高计算效率与内存利用率,且能保证样点法向在复杂特征区域传播的准确性。

关键词：成像系统法向传播多层黎曼图法向估计多分辨率模型海量点云

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棱边特征曲面拓扑逼近重建算法

计算机辅助设计与图形学学报 2019年第6期31卷 892-898页

作者：汪思腾孙殿柱李延瑞沈江华林伟山东理工大学机械工程学院淄博255022 西安交通大学机械工程学院西安710049

针对含有棱边特征的曲面模型难以正确重建这一问题,提出一种基于网格曲面延拓求交重建棱边特征区域的算法.首先对点云进行邻域高斯映射聚类分析,剔除棱边特征点,对剩余点云以种子点增长算法实现平坦连通区域的分割;然后将增益优化后的... 详细信息

针对含有棱边特征的曲面模型难以正确重建这一问题,提出一种基于网格曲面延拓求交重建棱边特征区域的算法.首先对点云进行邻域高斯映射聚类分析,剔除棱边特征点,对剩余点云以种子点增长算法实现平坦连通区域的分割;然后将增益优化后的边界样点邻域点集作为曲面局部样本,采用三次Bézier曲线延伸方向为制导对点云进行扩展,提高曲面延拓区域的光滑性;最后对延拓后的平坦区域重建结果进行求交,采用曲面裁剪的方法重建棱边特征.以斯坦福大学提供的采样点云作为曲面重建数据,实验结果表明,在重建含有棱边特征曲面的过程中,该算法可有效地避免孔洞与棱边凹痕等错误的出现,且对非均匀采样数据具有良好的适应性.

关键词：曲面重建棱边重建点云扩展

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散乱点云局部形貌标架量化及特征识别方法

中国机械工程 2020年第19期31卷 2332-2339页

作者：孙殿柱沈江华贾宗福李延瑞林伟山东理工大学机械工程学院淄博255049 西安交通大学机械工程学院西安710049

针对散乱点云特征识别结果存在噪声及特征遗漏的问题,提出一种基于曲面局部形貌标架的点云特征识别方法。基于点云局部中轴对样点的隔离作用,剔除样点欧氏邻域内的非测地邻域点,为曲面构造优化的局部样本模型。析取局部离散样本中的准... 详细信息

针对散乱点云特征识别结果存在噪声及特征遗漏的问题,提出一种基于曲面局部形貌标架的点云特征识别方法。基于点云局部中轴对样点的隔离作用,剔除样点欧氏邻域内的非测地邻域点,为曲面构造优化的局部样本模型。析取局部离散样本中的准共法截线点对集合,构造散乱点云的局部形貌标架。基于标架夹角的差异性,对曲面样本形貌进行量化分析,区分平滑、边界、棱边及尖角等特征区域,实现对中心样点属性的稳健判别。实验结果表明,该方法适用于不同采样密度的点云,可显著降低点云特征识别结果中的噪声点规模,且能有效减少特征遗漏现象。

关键词：特征识别散乱点云 Voronoi图局部形貌标架

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样点邻域同构曲面约束的散乱点云法向估计

机械工程学报 2019年第19期55卷 146-153页

作者：孙殿柱梁增凯薄志成李延瑞沈江华山东理工大学机械工程学院淄博255049 西安交通大学机械工程学院西安710049

针对现有点云法向估计算法难以兼顾估计结果的精度与稳健性问题,以局部采样区域同构曲面作为样点邻域点集所反映曲面形状约束,提出一种散乱点云法向估计方法。该方法将目标样点的邻域点集作为局部样本进行曲面重建,获取插值于采样点集... 详细信息

针对现有点云法向估计算法难以兼顾估计结果的精度与稳健性问题,以局部采样区域同构曲面作为样点邻域点集所反映曲面形状约束,提出一种散乱点云法向估计方法。该方法将目标样点的邻域点集作为局部样本进行曲面重建,获取插值于采样点集并与采样表面拓扑同构的局部网格曲面;对曲面局部区域高斯映射结果进行聚类分析,获取目标样点的各向同性邻域面;基于面片的正则度以及面片至目标样点的测地距离,确定目标样点各向同性邻域面片法向的加权均值,并将所得结果作为目标样点的法向估计结果。试验结果表明,该方法在点云数据信噪比为40 dB的情况下可保证98%以上样点法向估计偏差在10°以内,可稳健处理含有噪声以及采样不均匀等缺陷的散乱点云法向估计问题,对于含尖锐特征的点云亦能准确估计样点法向,且具有较高的计算效率。

关键词：样点邻域拓扑同构法向估计局部重建高斯映射