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联合残差网络和最近点迭代的机器人重定位

西安工程大学学报 2024年

作者：王高平时斌斌王力成宋东亚贾雪芳 1.新疆理工学院机电工程学院 2.中国联合网络通信有限公司陕西省分公司乡村振兴事业部 3.石家庄理工职业学院智能制造与技术学院

针对机器人遭遇绑架、系统故障重启而产生的定位丢失问题,提出一种基于Res Net的机器人重定位方法。所提方法将重定位分为基于残差网络(residual network,Res Net)的粗匹配和基于最近点迭代(iterative closest point, ICP)细匹配2个阶... 详细信息

针对机器人遭遇绑架、系统故障重启而产生的定位丢失问题,提出一种基于Res Net的机器人重定位方法。所提方法将重定位分为基于残差网络(residual network,Res Net)的粗匹配和基于最近点迭代(iterative closest point, ICP)细匹配2个阶段。在粗匹配阶段,将激光点云数据转换为图像,然后将相邻时间的图像堆叠成多通道图像作为Res Net的输入,以增强图像的时序特征。在细匹配阶段,Res Net输出机器人的预测位置,并将预测结果作为ICP算法的初值进行点云细匹配,从而获取最终位姿。对于相似环境,提出动态重定位方法,通过移动机器人进行多次重定位避免误匹配的情况。仿真实验结果表明:该方法与增强蒙特卡罗定位(augmented Monte Carlo localization,AMCL)算法进行了对比,定位用时降低了8.2s,定位成功率提升了43.4%,证明了该算法具有更好的重定位效果。

关键词：机器人定位丢失重定位残差网络最近点迭代增强蒙特卡罗定位算法

快速迭代自适应阈值最近点迭代血管介入手术系统配准方法

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中国医学物理学杂志 2023年第11期40卷 1377-1382页

作者：孙昊悦胡陟齐金龙崔国华上海工程技术大学电子电气工程学院上海201620

针对增强现实血管介入手术系统中,柔性导丝在血管中运动时位姿动态变化影响主-从位姿配准精度及迭代效率低下的问题,提出一种快速迭代自适应阈值最近点迭代(ICP)算法。首先通过建立血管和导丝物理模型,获取运动点位置数据。然后充分考... 详细信息

针对增强现实血管介入手术系统中,柔性导丝在血管中运动时位姿动态变化影响主-从位姿配准精度及迭代效率低下的问题,提出一种快速迭代自适应阈值最近点迭代(ICP)算法。首先通过建立血管和导丝物理模型,获取运动点位置数据。然后充分考虑迭代中系统状态的变化,通过对主手端和从手端点的重叠率进行判断,设计自适应动态阈值ICP算法进行精配准,提高配准精度。同时快速选点迭代,提高配准效率。最后进行仿真模拟,与经典ICP算法进行对比分析。结果表明,本研究提出的动态高精度配准算法能将配准速度和精度分别提高57%和70%。该方法能提高配准方法的动态特性,抑制术中导丝形态变化对配准精度及配准效率的影响,更加适合增强现实血管介入手术情况。

关键词：血管介入手术最近点迭代动态配准自适应阈值快速选点

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基于点云重叠率的最近点迭代配准方法

计算机集成制造系统 2023年

作者：闫晨曦陈成军王金磊董海韬青岛理工大学信息与控制工程学院青岛理工大学机械与汽车工程学院

为了快速检测义齿加工模型与设计模型的不一致区域，以指导工人快速完成义齿修正，本文提出了一种基于点云重叠率的最近点迭代配准方法，并采用热力图的形式显示义齿加工模型不一致区域。在最近点迭代（Iterative Closest Point， ICP... 详细信息

为了快速检测义齿加工模型与设计模型的不一致区域，以指导工人快速完成义齿修正，本文提出了一种基于点云重叠率的最近点迭代配准方法，并采用热力图的形式显示义齿加工模型不一致区域。在最近点迭代（Iterative Closest Point， ICP）算法基础上，使用双向KD-tree搜索近邻点，引入容差范围定义重合点，以重叠率代替均方误差作为收敛条件，进行配准。结果表明，所提方法解决了义齿加工模型与设计模型的配准问题，能够针对不同类型的义齿快速检测出义齿加工模型的差异区域，相比传统ICP，配准重叠率和效率均有提升。

关键词：点云配准最近点迭代点云重叠双向KD-tree

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结合八叉树和最近点迭代算法的点云配准

测绘科学 2016年第2期41卷 130-132,177页

作者：刘斌郭际明邓祥祥武汉大学测绘学院/精密工程与工业测量国家测绘地理信息局重点实验室武汉430079

针对最近点迭代算法的局限性造成的点云配准效率低下问题,该文对最近点迭代算法在点云配准中的应用进行了研究,并针对算法的局限性进行了改进。先利用八叉树结构求得点云数据的重叠区域,然后在重叠区域利用最近点迭代算法对点云数据进... 详细信息

针对最近点迭代算法的局限性造成的点云配准效率低下问题,该文对最近点迭代算法在点云配准中的应用进行了研究,并针对算法的局限性进行了改进。先利用八叉树结构求得点云数据的重叠区域,然后在重叠区域利用最近点迭代算法对点云数据进行精确配准,提出了基于八叉树结构建立点云重叠区域的最近点迭代配准方法(该文简称OTOAICP)。通过实例数据对该方法进行验证,结果表明:OTOAICP方法能够提高配准精度,缩短配准时间。

关键词：最近点迭代八叉树点云配准重叠区域

基于遗传算法和最近点迭代法的多视角数据配准

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东华大学学报（自然科学版） 2007年第3期33卷 347-349页

作者：郭慧林大钧潘家祯华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

针对复杂零件多视角下测量的数据,最近点迭代法(ICP)对两个点云相对初始位置不能相差太远的要求,提出了一种初始对齐和精配准相结合的方法来进行测量数据的配准,通过简单易行的各视角点群形心的坐标变换进行初始对齐,以提高遗传算法(GA... 详细信息

针对复杂零件多视角下测量的数据,最近点迭代法(ICP)对两个点云相对初始位置不能相差太远的要求,提出了一种初始对齐和精配准相结合的方法来进行测量数据的配准,通过简单易行的各视角点群形心的坐标变换进行初始对齐,以提高遗传算法(GA)二次配准的寻优速度,再利用ICP实现快速的精确配准,具有更高的可靠性和稳定性.

关键词：遗传算法最近点迭代配准

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三维点云拼接的型钢轮廓测量实验平台设计

实验室研究与探索 2024年第2期43卷 33-38页

作者：邓能辉石杰吴昆鹏李小占杨朝霖北京科技大学国家板带生产先进装备工程技术研究中心北京100083 北京科技大学高效轧制与智能制造国家工程研究中心北京100083

针对传统型钢轮廓尺寸的连续人工监测困难、测量精度低和效率低等问题,设计了基于三维点云拼接的轮廓尺寸测量实验平台。采用6组激光光源和电荷耦合元件(CCD)相机搭建了用于三维点云数据采集的硬件平台,并提出了基于最近点迭代(ICP)的... 详细信息

针对传统型钢轮廓尺寸的连续人工监测困难、测量精度低和效率低等问题,设计了基于三维点云拼接的轮廓尺寸测量实验平台。采用6组激光光源和电荷耦合元件(CCD)相机搭建了用于三维点云数据采集的硬件平台,并提出了基于最近点迭代(ICP)的多帧三维点云拼接算法以及轮廓尺寸测量方法,从而模拟型钢生产中移动工况下的轮廓尺寸测量。结果表明,该实验平台能够实时监测型钢轮廓尺寸,并且测量精度可达到0.01 mm。该实验平台能够针对型钢生产现场轮廓尺寸测量过程的难点问题进行相关理论的实验论证,完善了测量技术和方法。

关键词：型钢三维轮廓最近点迭代点云拼接尺寸测量

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基于快速点特征直方图的树木点云配准

中国农机化学报 2022年第2期43卷 155-162页

作者：林榆森李秋洁陈婷南京林业大学机械电子工程学院南京市210037 南京理工大学自动化学院南京市210094

随着农林业智能化与信息化发展,树木三维重建技术成为国内外研究的热点。为获取具有颜色信息的树木三维点云,需配准不同视角下的彩色点云数据,为果树三维重建提供基础数据。为此采用仿真树模拟果树,提出一种基于快速点特征直方图(FPFH)... 详细信息

随着农林业智能化与信息化发展,树木三维重建技术成为国内外研究的热点。为获取具有颜色信息的树木三维点云,需配准不同视角下的彩色点云数据,为果树三维重建提供基础数据。为此采用仿真树模拟果树,提出一种基于快速点特征直方图(FPFH)的树木点云配准方法,通过添加标定物增加具有稳定FPFH特征的点云个数,从而提高点对配准精度。首先,采用第二代Kinect相机获取树木多个视角的RGB图像和深度图像,通过数据融合、背景去除、滤波等预处理步骤,得到待配准的树木彩色点云数据。然后,使用采样一致性初始配准算法(SAC-IA)根据FPFH特征寻找不同视角下的匹配点对,求取近似变换矩阵。最后,采用最近点迭代算法(ICP)优化初始配准结果。此外,探讨Kinect采集距离、高度、视角差对配准精度的影响,确定最佳的数据采集方式:相机到树木中心的距离为2 m,相机高度为10 cm,每次扫描间隔45°。试验结果表明:设置标定物可以获取鉴别力更强的FPFH特征,提高配准精度,最终配准误差小于1.9 cm。

关键词：树木点云配准快速点特征直方图 Kinect相机采样一致性初始配准最近点迭代

基于特征匹配的点云识别算法及其在工件拾取中的应用与研究

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基于特征匹配的点云识别算法及其在工件拾取中的应用与研究

作者：刘泽园长春工业大学

学位级别：硕士

三维点云目标识别是机器视觉与智能检测领域中的核心任务,也是近年来工业机器人自动拾取的关键技术。本文针对当前特征描述算法对含噪点云描述能力弱、识别精度低的问题,提出了一种基于局部点对特征的特征描述算法;针对基于特征向量欧... 详细信息

三维点云目标识别是机器视觉与智能检测领域中的核心任务,也是近年来工业机器人自动拾取的关键技术。本文针对当前特征描述算法对含噪点云描述能力弱、识别精度低的问题,提出了一种基于局部点对特征的特征描述算法;针对基于特征向量欧氏距离匹配特征点的误匹配剔除问题,提出了一种用于匹配筛选的简化渐进一致性算法;针对经典最近点迭代(Iterative Closest Point,ICP)识别算法易陷入局部最优,且效率低的问题,提出了一种基于局部点对特征与ICP的点云识别算法。本文算法较比传统算法在精度、效率上均有显著提升,可实现对工业构件的准确识别。本文主要研究内容如下:(1)针对经典点对特征描述算法在处理含噪点云时存在鲁棒性差、计算量大的问题,提出了一种基于局部点对特征的特征描述算法。该算法通过计算特征点局部范围内的点云几何特征参数,对特征参数进行直方图统计构造了特征描述子,并确定了该描述子的最佳直方图分布。描述性对比实验表明,所构造描述子对含噪点云空间差异的描述能力更强,优于同类算法。(2)针对基于特征向量欧氏距离匹配特征点的误匹配剔除问题,提出了一种用于匹配筛选的简化渐进一致性算法。该算法首先运用旋转不变量偏差筛选得到假设生成集并预估位姿变换参数,然后利用该参数检验其它特征点匹配的正确性,将满足阈值条件的匹配关系加入到假设生成集中得到最终匹配结果。匹配实验表明,利用该算法计算出的位姿参数更为精确,可有效降低点云识别的误差。(3)针对经典ICP识别算法易陷入局部最优,且效率低的问题,提出了一种基于局部点对特征与ICP的点云识别算法。该算法运用局部点对特征并通过特征匹配完成点云粗识别,为ICP算法提供良好的旋转及平移矩阵初值。粗-精识别实验表明,本文算法可有效降低模型点云与场景点云之间的识别迭代次数与位姿识别误差。工件识别对比实验表明,本文算法在识别时间与识别精度上均优于同类算法。

关键词：目标识别局部点对特征特征匹配简化渐进一致性算法最近点迭代

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基于实数编码的多种群遗传算法的点云配准

华东理工大学学报（自然科学版） 2007年第5期33卷 733-736页

作者：郭慧潘家祯林大钧华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

针对不同视角下测量的点云在配准时计算量大、速度慢的缺点,提出了一种基于实数编码的多种群遗传算法的配准方法,可以克服标准遗传算法速度慢、精度差的缺点,有效地提高全局搜索能力,实验结果表明:实数编码的多种群遗传算法能够快速获... 详细信息

针对不同视角下测量的点云在配准时计算量大、速度慢的缺点,提出了一种基于实数编码的多种群遗传算法的配准方法,可以克服标准遗传算法速度慢、精度差的缺点,有效地提高全局搜索能力,实验结果表明:实数编码的多种群遗传算法能够快速获得较好的配准结果,以此结果作为初始位置进行最近点迭代法配准,能迅速达到所要求的精度,获得理想的配准效果。

关键词：配准遗传算法实数编码多种群最近点迭代