專利名稱：基于曲率特征加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)約束的自適應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)布局方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電測(cè)量領(lǐng)域，涉及ー種基于曲率特征加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)約束的自適應(yīng)特征標(biāo)志點(diǎn)布局方法，尤其適用于坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換中的特征標(biāo)志點(diǎn)規(guī)劃布局設(shè)計(jì)法。
背景技術(shù)：
多年來(lái)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題一直是地理測(cè)繪、遙感、視覺測(cè)量、生物醫(yī)學(xué)、機(jī)器人導(dǎo)航等眾多研究領(lǐng)域中普遍存在的問題之一。尤其是在飛機(jī)、輪船、汽車、渦輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等大型設(shè)備的制造裝配領(lǐng)域，為了獲得大尺寸機(jī)械部件的完整3D面形，就需要經(jīng)緯儀、攝影測(cè)量系統(tǒng)、關(guān)節(jié)式測(cè)量臂、激光跟蹤儀等多種測(cè)量設(shè)備及儀器來(lái)組成大尺寸測(cè)量系統(tǒng)。這是ー個(gè)十分復(fù)雜而繁瑣的過程，其中涉及了諸多研究方面，例如攝像機(jī)標(biāo)定、不同3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的拼接、測(cè)量點(diǎn)云與CAD模型配準(zhǔn)、多傳感器融合等，鑒于此處僅考慮剛體運(yùn)動(dòng)，因此，上述所有問題就是不同坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換問題，即求解坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量。 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題的關(guān)鍵之處在于如何解算出準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換參數(shù)，而轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解通常需要人為設(shè)置若干在各個(gè)不同坐標(biāo)系下具有已知坐標(biāo)值的特征標(biāo)志點(diǎn)，通過聯(lián)立線性方程組來(lái)求得轉(zhuǎn)換參數(shù)。根據(jù)不同的計(jì)算功能，特征標(biāo)志點(diǎn)主要可以分為兩部分轉(zhuǎn)換點(diǎn)集和測(cè)試點(diǎn)集。其中，轉(zhuǎn)換點(diǎn)集主要用于計(jì)算不同坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)；然后，將所得的轉(zhuǎn)換參數(shù)值代入測(cè)試點(diǎn)集，根據(jù)誤差評(píng)價(jià)模型，利用不同的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差評(píng)價(jià)方法，即可得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)換誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)及相關(guān)參數(shù)。通常,在エ業(yè)現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)大量的標(biāo)志點(diǎn)參與測(cè)量環(huán)節(jié),這就需要在全部標(biāo)志點(diǎn)已知的基礎(chǔ)上，利用最小二乗法獲取坐標(biāo)轉(zhuǎn)換最優(yōu)值。其優(yōu)點(diǎn)在于，基于大量數(shù)據(jù)獲取全局最優(yōu)解，可以有效消除隨機(jī)誤差干擾；而缺點(diǎn)是需要大量的標(biāo)志點(diǎn)，不僅提高了測(cè)量成本，同時(shí)増加了計(jì)算量。然而，在實(shí)際裝配現(xiàn)場(chǎng)中，由于裝配儀器、測(cè)量設(shè)備眾多，極易造成對(duì)標(biāo)志點(diǎn)的遮擋，從而限制了測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)的數(shù)量；同時(shí)，相同數(shù)量的標(biāo)志點(diǎn)布設(shè)在操作現(xiàn)場(chǎng)中的分布不同，對(duì)于測(cè)量精度也會(huì)產(chǎn)生不同的影響。因此，特征標(biāo)志點(diǎn)的規(guī)劃布局研究具有十分重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值，作為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題的首要前提，它將直接決定著坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差水平，進(jìn)而影響最終的測(cè)量精度。目前，許多文獻(xiàn)都致カ于研究如何分布標(biāo)志點(diǎn)以提高坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度的問題。耿娜、邾繼貴等在《基于剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)的坐標(biāo)系配準(zhǔn)理論及算法》中指出，標(biāo)志點(diǎn)對(duì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度的影響主要在于標(biāo)志點(diǎn)的測(cè)量誤差以及標(biāo)志點(diǎn)的空間布局方式。該文獻(xiàn)在轉(zhuǎn)換參數(shù)求解中，推導(dǎo)出標(biāo)志點(diǎn)測(cè)量誤差與轉(zhuǎn)換誤差之間的關(guān)系，并針對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中標(biāo)志點(diǎn)分布十分復(fù)雜的情況，給出了標(biāo)志點(diǎn)布設(shè)原則將標(biāo)志點(diǎn)選定在轉(zhuǎn)換點(diǎn)附近，且均勻分布在較廣的范圍內(nèi)，構(gòu)成不規(guī)則的形狀，適當(dāng)?shù)卦黾訕?biāo)志點(diǎn)數(shù)量，可有效提高轉(zhuǎn)換精度。該文獻(xiàn)剖析了標(biāo)志點(diǎn)測(cè)量誤差與轉(zhuǎn)換誤差之間的關(guān)系，但對(duì)于標(biāo)志點(diǎn)布局問題，并未進(jìn)行定量的分析與推導(dǎo)，僅以結(jié)論的方式給出。針對(duì)旋轉(zhuǎn)微小角度情況下的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換問題，Hakan S. Kutoglu等指出了標(biāo)志點(diǎn)分布對(duì)轉(zhuǎn)換精度的影響明顯重要于標(biāo)志點(diǎn)數(shù)量對(duì)轉(zhuǎn)換精度的影響。此外，轉(zhuǎn)換參數(shù)之間的相關(guān)性與轉(zhuǎn)換精度無(wú)關(guān)。然而，此項(xiàng)研究?jī)H適用于旋轉(zhuǎn)微小角度，推導(dǎo)中的一些假設(shè)條件無(wú)法滿足于一般情況，因此，具有一定局限性。王玉成等提出了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度受到標(biāo)志點(diǎn)測(cè)量誤差及其分布的影響，從測(cè)量誤差傳播角度，推導(dǎo)了標(biāo)志點(diǎn)測(cè)量誤差對(duì)于轉(zhuǎn)換精度的影響，而對(duì)于標(biāo)志點(diǎn)的分布情況，則建議標(biāo)志點(diǎn)應(yīng)該均勻分布于測(cè)量范圍內(nèi)，但這種建議只是概念性的提示，并沒有嚴(yán)密的理論推導(dǎo)作為依據(jù)。Tevfik Ayan等指出在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算中,其中一部分誤差被估計(jì)的轉(zhuǎn)換參數(shù)值所吸收，誤差的吸收量依賴于標(biāo)志點(diǎn)的幾何分布。利用外部可靠性調(diào)整識(shí)別并剔除粗大誤差對(duì)轉(zhuǎn)換參數(shù)的影響。Tevfik Ayan等同時(shí)指出，誤差吸收量的多少主要依賴于標(biāo)志點(diǎn)個(gè)數(shù)的冗余量。這里，將標(biāo)志點(diǎn)的幾何分布與粗大誤差聯(lián)系在一起，主要解決了如何識(shí)別并剔除粗大誤差的影響，但并未深入探討標(biāo)志點(diǎn)的幾何分布對(duì)轉(zhuǎn)換誤差的影響。從上述文獻(xiàn)可知，多數(shù)文獻(xiàn)更多地強(qiáng)調(diào)了標(biāo)志點(diǎn)的測(cè)量精度對(duì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度的影響；而對(duì)于標(biāo)志點(diǎn)自身的空間分布情況，僅憑借實(shí)際經(jīng)驗(yàn)給出一些定性的結(jié)論分析，缺乏系統(tǒng)的、完整的理論推導(dǎo)過程。存在這一現(xiàn)象的主要原因在于標(biāo)志點(diǎn)的測(cè)量誤差對(duì)轉(zhuǎn)換精度的影響十分直觀，易于進(jìn)行公式推導(dǎo)；而標(biāo)志點(diǎn)集分布本身存在多種復(fù)雜因素，其對(duì)轉(zhuǎn)換精度的影響往往是多種因素交織在一起，這極大地增加了推導(dǎo)的難度。然而，標(biāo)志點(diǎn)的測(cè)量精度與標(biāo)志點(diǎn)的空間分布是一種從屬關(guān)系，它無(wú)法完全表征標(biāo)志點(diǎn)空間分布的其它特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于確保在規(guī)定的測(cè)量空間范圍內(nèi)，合理規(guī)劃布局盡可能少的轉(zhuǎn)換點(diǎn)就可滿足預(yù)先給定的測(cè)量精度要求。 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種基于曲率特征加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)約束的自適應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)布局方法，所述方法包括(I)將實(shí)際測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)作為立方體空間，以所述立方體的幾何中心作為坐標(biāo)原點(diǎn)建立測(cè)量空間坐標(biāo)系，并且選擇兩個(gè)不同的第一觀測(cè)站位和第二觀測(cè)站位分別獨(dú)立獲取立方體空間的三維形貌特征，第一觀測(cè)站位的第一坐標(biāo)系和第二觀測(cè)站位的第二坐標(biāo)系與測(cè)量空間坐標(biāo)系互不相同；(2)選取立方體中的兩條體對(duì)角線方向處的四個(gè)頂點(diǎn)構(gòu)成初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集，使得初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集的質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)位于測(cè)量空間坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)處；(3)選擇不同于轉(zhuǎn)換點(diǎn)且包含在初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集內(nèi)部的多個(gè)標(biāo)志點(diǎn)構(gòu)成測(cè)試點(diǎn)集,并且使得測(cè)試點(diǎn)集的質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)與初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集的質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)彼此重合；(4)利用初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值求解從第一坐標(biāo)系到第二坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量的初值，將測(cè)試點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值代入旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量的初值來(lái)計(jì)算誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)初值；(5)在立方體測(cè)量空間中布設(shè)等間距的密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集，計(jì)算每個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)處的曲率特征函數(shù)，利用密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值求解從第一坐標(biāo)系到第二坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量，將測(cè)試點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值代入旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量來(lái)計(jì)算誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)目標(biāo)值；(6)保持立方體幾何中心位置不變，以密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集中各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)之間的間距作為預(yù)定步長(zhǎng)，依次縮小立方體測(cè)量空間的三個(gè)坐標(biāo)分量取值，獲得多個(gè)由大至小的子立方體空間；在每個(gè)子立方體中，將所述子立方體中所包含的各個(gè)密集標(biāo)志點(diǎn)的曲率特征函數(shù)作為權(quán)重因子來(lái)求解所述子立方體的加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)值，并將加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)值與測(cè)量空間坐標(biāo)系原點(diǎn)進(jìn)行比較；如果加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)值與測(cè)量空間坐標(biāo)系原點(diǎn)之間存在偏移量，則將求得的加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)作為中心，繼續(xù)根據(jù)所述步長(zhǎng)逐步壓縮所述子立方體空間，直到所述子立方體空間縮小至預(yù)定大小的空間區(qū)域?yàn)橹?，將由此獲得的子立方體空間作為局部立方體區(qū)域；如果加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)值與測(cè)量空間坐標(biāo)系原點(diǎn)之間不存在偏移量，則搜索下一個(gè)子立方體空間中的局部立方體區(qū)域；(7)對(duì)于在步驟￠)中所獲得的一個(gè)局部立方體區(qū)域，以所述局部立方體區(qū)域的加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)為中心，以所述步長(zhǎng)的整數(shù)倍為球半徑，構(gòu)造一組由小至大的搜索球直至所述局部立方體區(qū)域邊緣；按照球半徑由小至大的順序，依次對(duì)每個(gè)球表面及內(nèi)部且不屬于前一個(gè)球所包含的密集標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行遍歷搜索；在每個(gè)球的搜索過程中，將每個(gè)密集標(biāo)志點(diǎn)及其關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)呈中心對(duì)稱的對(duì)稱標(biāo)志點(diǎn)作為一對(duì)標(biāo)志點(diǎn)，每次只將一對(duì)標(biāo)志點(diǎn)弓I入初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集構(gòu)成當(dāng)前轉(zhuǎn)換點(diǎn)集，并按照步驟(4)的方式針對(duì)當(dāng)前轉(zhuǎn)換點(diǎn)集計(jì)算誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)當(dāng)前值，如果計(jì)算的誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)當(dāng)前值小于誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)初值，則將該對(duì)標(biāo)志點(diǎn)引入轉(zhuǎn)換點(diǎn)集而形成更新的轉(zhuǎn)換點(diǎn)集；利用更新的轉(zhuǎn)換點(diǎn)集，繼續(xù)針對(duì)下一對(duì)標(biāo)志點(diǎn)按照相同的方式計(jì)算誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)當(dāng)前值，直至該球體所包含的每個(gè)標(biāo)志點(diǎn)結(jié)束，將該次搜索中滿足要求的標(biāo)志點(diǎn)弓I入到初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集中而構(gòu)成新轉(zhuǎn)換點(diǎn)集作為下一個(gè)球體搜索的初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集，并計(jì)算此時(shí)的誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)作為下一個(gè)球體搜索的誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)初值；重復(fù)上述搜索過程，直至該 局部立方體區(qū)域的每個(gè)球體全部搜索完畢為止；(8)對(duì)所有局部立方體區(qū)域重復(fù)執(zhí)行步驟(7)的遍歷搜索操作，尋找滿足步驟(7)的條件的轉(zhuǎn)換標(biāo)志點(diǎn)對(duì)，直至計(jì)算出的誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)趨近或低于誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)目標(biāo)值，此時(shí)布設(shè)的標(biāo)志點(diǎn)的數(shù)目以及相應(yīng)的坐標(biāo)位置構(gòu)成最優(yōu)轉(zhuǎn)換點(diǎn)集。在步驟(4)中，利用初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值求解從第一坐標(biāo)系到第二坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量的初值的步驟包括計(jì)算初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集的質(zhì)心點(diǎn)在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，作為初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)值；計(jì)算初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集中各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值，計(jì)算初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集中各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值；利用所述第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值以及第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值，通過最小二乘法計(jì)算旋轉(zhuǎn)矩陣的初值；根據(jù)計(jì)算的旋轉(zhuǎn)矩陣的初值以及初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算平移矢量的初值。在步驟(4)中，將測(cè)試點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值代入旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量的初值來(lái)計(jì)算誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)初值的步驟包括將測(cè)試點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值代入旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量的初值來(lái)計(jì)算測(cè)試點(diǎn)集中各個(gè)測(cè)試點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的計(jì)算坐標(biāo)值；計(jì)算測(cè)試點(diǎn)集中每一個(gè)測(cè)試點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的計(jì)算坐標(biāo)值與所述測(cè)試點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的實(shí)際坐標(biāo)值之差；根據(jù)下列方式中的一種來(lái)計(jì)算誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)初值(al)計(jì)算所述坐標(biāo)值之差的標(biāo)準(zhǔn)差和最大絕對(duì)誤差，作為誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)初值；(a2)計(jì)算所述坐標(biāo)值之差的均方根誤差，作為誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)初值；(a3)計(jì)算所述坐標(biāo)值之差的標(biāo)準(zhǔn)差和最大絕對(duì)誤差，并且計(jì)算所述坐標(biāo)值之差的均方根誤差，將所述坐標(biāo)值之差的標(biāo)準(zhǔn)差和最大絕對(duì)誤差以及均方根誤差作為誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)初值。在步驟(5)中，利用密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值求解從第一坐標(biāo)系到第二坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量求解從第一坐標(biāo)系到第二坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量的步驟包括計(jì)算密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集的質(zhì)心點(diǎn)在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，作為密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)值；計(jì)算密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集中各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值，計(jì)算密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集中各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值；利用所述第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值以及第ニ坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值，通過最小二乗法計(jì)算旋轉(zhuǎn)矩陣；根據(jù)計(jì)算的旋轉(zhuǎn)矩陣的初值以及密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算平移矢量。在步驟(5)中，將測(cè)試點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值代入旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量來(lái)計(jì)算誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)目標(biāo)值的步驟包括將測(cè)試點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值代入旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量來(lái)計(jì)算測(cè)試點(diǎn)集中各個(gè)測(cè)試點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的計(jì)算坐標(biāo)值；計(jì)算測(cè)試點(diǎn)集中每ー個(gè)測(cè)試點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的計(jì)算坐標(biāo)值與所述測(cè)試點(diǎn)在第二坐標(biāo)系 下的實(shí)際坐標(biāo)值之差；根據(jù)下列方式中的ー種來(lái)計(jì)算誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)目標(biāo)值(bl)計(jì)算所述坐標(biāo)值之差的標(biāo)準(zhǔn)差和最大絕對(duì)誤差，作為誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)目標(biāo)值；(b2)計(jì)算所述坐標(biāo)值之差的均方根誤差，作為誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)目標(biāo)值；(b3)計(jì)算所述坐標(biāo)值之差的標(biāo)準(zhǔn)差和最大絕對(duì)誤差，并且計(jì)算所述坐標(biāo)值之差的均方根誤差，將所述坐標(biāo)值之差的標(biāo)準(zhǔn)差和最大絕對(duì)誤差以及均方根誤差作為誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)目標(biāo)值。在步驟(6)中，所述預(yù)定大小的空間區(qū)域的邊長(zhǎng)是立方體測(cè)量空間的邊長(zhǎng)的1/5。在步驟(6)中，如果兩個(gè)或多個(gè)子立方體空間同時(shí)包含等于或大于預(yù)定百分比的轉(zhuǎn)換標(biāo)志點(diǎn)，則將所述兩個(gè)或多個(gè)子立方體空間作為同一子立方體空間。所述預(yù)定百分比是85%。所述自適應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)布局方法還包括(9)利用最優(yōu)轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值求解從第一坐標(biāo)系到第二坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量的最優(yōu)值。在步驟(9)中，利用最優(yōu)轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值求解從第一坐標(biāo)系到第二坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量的最優(yōu)值的步驟包括計(jì)算最優(yōu)轉(zhuǎn)換點(diǎn)集的質(zhì)心點(diǎn)在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，作為最優(yōu)轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)值；計(jì)算最優(yōu)轉(zhuǎn)換點(diǎn)集中各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值，計(jì)算最優(yōu)轉(zhuǎn)換點(diǎn)集中各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值；利用所述第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值以及第ニ坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值，通過最小二乗法計(jì)算旋轉(zhuǎn)矩陣的最優(yōu)值；根據(jù)計(jì)算的旋轉(zhuǎn)矩陣的最優(yōu)值以及最優(yōu)轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算平移矢量的最優(yōu)值。


通過結(jié)合附圖，從下面的實(shí)施例的描述中，本發(fā)明這些和/或其它方面及優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚，并且更易于理解，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的基于曲率特征加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)約束的自適應(yīng)特征標(biāo)志點(diǎn)布局方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖來(lái)詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。圖I是根據(jù)本發(fā)明的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換示意圖。圖I中的黒點(diǎn)表示特征標(biāo)志點(diǎn)。
如圖I所示，假設(shè)存在兩個(gè)空間直角坐標(biāo)系分別為第一坐標(biāo)系Ca和第二坐標(biāo)系CB，從Ca至Cb的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)可以歸結(jié)為旋轉(zhuǎn)矩陣R和平移矢量T ;鑒于特征標(biāo)志點(diǎn)主要包括轉(zhuǎn)換點(diǎn)集和測(cè)試點(diǎn)集，假定轉(zhuǎn)換點(diǎn)集包含N個(gè)轉(zhuǎn)換標(biāo)志點(diǎn)，它們?cè)谏鲜鰞蓚€(gè)坐標(biāo)系中具有各自不同的坐標(biāo)值可以分別表示為XeAi和Xrai(i = 1,2,…，N);測(cè)試點(diǎn)集包含M個(gè)檢驗(yàn)標(biāo)志點(diǎn)，它們?cè)谶@兩個(gè)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值均可表示為XTiU和XTBj(i = 1,2,…，M)。因此，在上述兩個(gè)坐標(biāo)系下，轉(zhuǎn)換點(diǎn)集和測(cè)試點(diǎn)集中的全部標(biāo)志點(diǎn)均滿足等式(I)中的剛體變換坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型，其具體形式可以表示為XCBi = T+R · XCAi, Xtbj = T+R · Xtaj(I)I.布局參數(shù)轉(zhuǎn)換點(diǎn)集和測(cè)試點(diǎn)集的布局參數(shù),其主要可以分為點(diǎn)集內(nèi)參數(shù)和點(diǎn)集間參數(shù)前 者包括點(diǎn)個(gè)數(shù)、基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)和坐標(biāo)差值；后者則定義初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集和測(cè)試點(diǎn)集之間的包絡(luò)融合度。I. I點(diǎn)集內(nèi)參數(shù)I. I. I 點(diǎn)個(gè)數(shù)根據(jù)前面的假設(shè)可知，轉(zhuǎn)換點(diǎn)集中包含的點(diǎn)個(gè)數(shù)為N，測(cè)試點(diǎn)集包含的點(diǎn)個(gè)數(shù)為M0I. I. 2基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)由于利用轉(zhuǎn)換點(diǎn)集來(lái)估算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，這就需要將轉(zhuǎn)換點(diǎn)集的質(zhì)心點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)。該質(zhì)心點(diǎn)在第一坐標(biāo)系Ca和第二坐標(biāo)系Cb下的坐標(biāo)值分別表示為
Nし=乞，‘=蘭ニ⑵
Λθ N ° N且上述坐標(biāo)值可滿足如下關(guān)系Xbo = T+R · Xao(3)1.1.3坐標(biāo)差值坐標(biāo)差值是指同一坐標(biāo)系下各標(biāo)志點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的坐標(biāo)值之差，其符號(hào)即代表標(biāo)志點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的相對(duì)位置關(guān)系。在第一坐標(biāo)系Ca下，轉(zhuǎn)換點(diǎn)集和測(cè)試點(diǎn)集中各標(biāo)志點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的坐標(biāo)差值可以表示為Xcai = XCAi_XA。，Xtaj- = Uao⑷同理，在第二坐標(biāo)系Cb下，轉(zhuǎn)換點(diǎn)集和測(cè)試點(diǎn)集中各標(biāo)志點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的坐標(biāo)差值可以表示為Xcbi — XCBi_XB。，Xtbj — Χτβ「Χβ。(5)將等式⑷和(5)代入等式⑶可以推導(dǎo)出Xcbi = R* Xcai(6)等式(6)反映了旋轉(zhuǎn)矩陣R與轉(zhuǎn)換點(diǎn)集分別在第一坐標(biāo)系Ca和第二坐標(biāo)系Cb下的坐標(biāo)差值XMi和Xcm之間的函數(shù)關(guān)系。I. 2點(diǎn)集間布局參數(shù)點(diǎn)集間布局參數(shù)則主要表現(xiàn)為轉(zhuǎn)換點(diǎn)集與測(cè)試點(diǎn)集之間的包絡(luò)融合度，且該參數(shù)僅與這兩個(gè)點(diǎn)集各自的分布情況及其相対的位置關(guān)系密切相關(guān)，而與坐標(biāo)系無(wú)關(guān)?，F(xiàn)僅以第一坐標(biāo)系Ca為例進(jìn)行說明。I. 2. I轉(zhuǎn)換點(diǎn)集包絡(luò)球在第一坐標(biāo)系Ca下，轉(zhuǎn)換點(diǎn)集包含N個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)，其中每個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)的坐標(biāo)值為Xqu (i=1,2, *··,Ν)?，F(xiàn)以轉(zhuǎn)換點(diǎn)集的質(zhì)心點(diǎn)Oca為中心，以各個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)到質(zhì)心點(diǎn)的最大歐氏距離為半徑R。，將其所生成的ー個(gè)能夠囊括所有轉(zhuǎn)換點(diǎn)的最小包絡(luò)球定義為轉(zhuǎn)換點(diǎn)集包絡(luò)球，它在第一坐標(biāo)系Ca下的球心坐標(biāo)和球半徑Rc分別可以寫成下列形式Xao — (xA0，yA0 zA0)；
I. 2. 2測(cè)試點(diǎn)集包絡(luò)球在第一坐標(biāo)系Ca下，測(cè)試點(diǎn)集包含M個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)，其中每個(gè)測(cè)試點(diǎn)的坐標(biāo)值為XTiU(i=1,2,…，M)。這里，以測(cè)試點(diǎn)集的質(zhì)心Ota為中心，以各個(gè)測(cè)試點(diǎn)到點(diǎn)Ota的最大歐氏距離為半徑Rt，生成一個(gè)能夠包含所有測(cè)試點(diǎn)的最小包絡(luò)球可定義為測(cè)試點(diǎn)集包絡(luò)球，其在第一坐標(biāo)系Ca下的球心坐標(biāo)值和球半徑RT分別表示為

I. 2. 3包絡(luò)融合度轉(zhuǎn)換點(diǎn)集和測(cè)試點(diǎn)集之間的包絡(luò)融合度問題，可以轉(zhuǎn)化為兩個(gè)包絡(luò)球之間的相交、重疊程度，現(xiàn)定義兩個(gè)點(diǎn)集之間的包絡(luò)交融度為Φ，數(shù)學(xué)表示如下
等式(9)中，Oi Jl,表示2個(gè)包絡(luò)球心點(diǎn)之間的歐氏距離。包絡(luò)融合度參數(shù)Φ可以合理地解釋轉(zhuǎn)換點(diǎn)集和測(cè)試點(diǎn)集相互交融的程度。由等式(9)可知，包絡(luò)融合度參數(shù)Φ的取值范圍是(-の，+⑴)。包絡(luò)融合度參數(shù)Φ具有以下性質(zhì)(I)當(dāng) Rc = Rt = O 時(shí)，
(2)當(dāng) 時(shí)
(3)當(dāng) 時(shí)，Φ = In ⑴=O ;

(4)當(dāng) 時(shí)，
權(quán)利要求
1.一種基于曲率特征加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)約束的自適應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)布局方法，所述方法包括 (1)將實(shí)際測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)作為立方體空間，以所述立方體的幾何中心作為坐標(biāo)原點(diǎn)建立測(cè)量空間坐標(biāo)系，并且選擇兩個(gè)不同的第一觀測(cè)站位和第二觀測(cè)站位分別獨(dú)立獲取立方體空間的三維形貌特征，第一觀測(cè)站位的第一坐標(biāo)系和第二觀測(cè)站位的第二坐標(biāo)系與測(cè)量空間坐標(biāo)系互不相同； (2)選取立方體中的兩條體對(duì)角線方向處的四個(gè)頂點(diǎn)構(gòu)成初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集，使得初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集的質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)位于測(cè)量空間坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)處； (3)選擇不同于轉(zhuǎn)換點(diǎn)且包含在初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集內(nèi)部的多個(gè)標(biāo)志點(diǎn)構(gòu)成測(cè)試點(diǎn)集,并且使得測(cè)試點(diǎn)集的質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)與初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集的質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)彼此重合； (4)利用初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值求解從第一坐標(biāo)系到第二坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量的初值，將測(cè)試點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值代入旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量的初值來(lái)計(jì)算誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)初值； (5)在立方體測(cè)量空間中布設(shè)等間距的密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集，計(jì)算每個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)處的曲率特征函數(shù)，利用密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值求解從第一坐標(biāo)系到第二坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量，將測(cè)試點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值代入旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量來(lái)計(jì)算誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)目標(biāo)值； (6)保持立方體幾何中心位置不變，以密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集中各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)之間的間距作為預(yù)定步長(zhǎng)，依次縮小立方體測(cè)量空間的三個(gè)坐標(biāo)分量取值，獲得多個(gè)由大至小的子立方體空間；在每個(gè)子立方體中，將所述子立方體中所包含的各個(gè)密集標(biāo)志點(diǎn)的曲率特征函數(shù)作為權(quán)重因子來(lái)求解所述子立方體的加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)值,并將加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)值與測(cè)量空間坐標(biāo)系原點(diǎn)進(jìn)行比較；如果加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)值與測(cè)量空間坐標(biāo)系原點(diǎn)之間存在偏移量，則將求得的加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)作為中心，繼續(xù)根據(jù)所述步長(zhǎng)逐步壓縮所述子立方體空間，直到所述子立方體空間縮小至預(yù)定大小的空間區(qū)域?yàn)橹?，將由此獲得的子立方體空間作為局部立方體區(qū)域；如果加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)值與測(cè)量空間坐標(biāo)系原點(diǎn)之間不存在偏移量，則搜索下一個(gè)子立方體空間中的局部立方體區(qū)域； (7)對(duì)于在步驟(6)中所獲得的一個(gè)局部立方體區(qū)域，以所述局部立方體區(qū)域的加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)為中心，以所述步長(zhǎng)的整數(shù)倍為球半徑，構(gòu)造一組由小至大的搜索球直至所述局部立方體區(qū)域邊緣；按照球半徑由小至大的順序，依次對(duì)每個(gè)球表面及內(nèi)部且不屬于前一個(gè)球所包含的密集標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行遍歷搜索；在每個(gè)球的搜索過程中，將每個(gè)密集標(biāo)志點(diǎn)及其關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)呈中心對(duì)稱的對(duì)稱標(biāo)志點(diǎn)作為一對(duì)標(biāo)志點(diǎn)，每次只將一對(duì)標(biāo)志點(diǎn)弓I入初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集構(gòu)成當(dāng)前轉(zhuǎn)換點(diǎn)集，并按照步驟(4)的方式針對(duì)當(dāng)前轉(zhuǎn)換點(diǎn)集計(jì)算誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)當(dāng)前值，如果計(jì)算的誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)當(dāng)前值小于誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)初值，則將該對(duì)標(biāo)志點(diǎn)引入轉(zhuǎn)換點(diǎn)集而形成更新的轉(zhuǎn)換點(diǎn)集；利用更新的轉(zhuǎn)換點(diǎn)集，繼續(xù)針對(duì)下一對(duì)標(biāo)志點(diǎn)按照相同的方式計(jì)算誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)當(dāng)前值，直至該球體所包含的每個(gè)標(biāo)志點(diǎn)結(jié)束，將該次搜索中滿足要求的標(biāo)志點(diǎn)引入到初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集中而構(gòu)成新轉(zhuǎn)換點(diǎn)集作為下一個(gè)球體搜索的初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集，并計(jì)算此時(shí)的誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)作為下一個(gè)球體搜索的誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)初值；重復(fù)上述搜索過程，直至該局部立方體區(qū)域的每個(gè)球體全部搜索完畢為止； (8)對(duì)所有局部立方體區(qū)域重復(fù)執(zhí)行步驟(7)的遍歷搜索操作，尋找滿足步驟(7)的條件的轉(zhuǎn)換標(biāo)志點(diǎn)對(duì)，直至計(jì)算出的誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)趨近或低于誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)目標(biāo)值，此時(shí)布設(shè)的標(biāo)志點(diǎn)的數(shù)目以及相應(yīng)的坐標(biāo)位置構(gòu)成最優(yōu)轉(zhuǎn)換點(diǎn)集。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自適應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)布局方法，其中，在步驟⑷中，利用初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值求解從第一坐標(biāo)系到第二坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量的初值的步驟包括 計(jì)算初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集的質(zhì)心點(diǎn)在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，作為初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)值； 計(jì)算初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集中各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值，計(jì)算初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集中各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值； 利用所述第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值以及第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值，通過最小二乘法計(jì)算旋轉(zhuǎn)矩陣的初值； 根據(jù)計(jì)算的旋轉(zhuǎn)矩陣的初值以及初始轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算平移矢量的初值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)布局方法，其中，在步驟(4)中，將測(cè)試點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值代入旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量的初值來(lái)計(jì)算誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)初值的步驟包括 將測(cè)試點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值代入旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量的初值來(lái)計(jì)算測(cè)試點(diǎn)集中各個(gè)測(cè)試點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的計(jì)算坐標(biāo)值； 計(jì)算測(cè)試點(diǎn)集中每一個(gè)測(cè)試點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的計(jì)算坐標(biāo)值與所述測(cè)試點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的實(shí)際坐標(biāo)值之差； 根據(jù)下列方式中的一種來(lái)計(jì)算誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)初值(al)計(jì)算所述坐標(biāo)值之差的標(biāo)準(zhǔn)差和最大絕對(duì)誤差，作為誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)初值；(a2)計(jì)算所述坐標(biāo)值之差的均方根誤差，作為誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)初值；(a3)計(jì)算所述坐標(biāo)值之差的標(biāo)準(zhǔn)差和最大絕對(duì)誤差，并且計(jì)算所述坐標(biāo)值之差的均方根誤差，將所述坐標(biāo)值之差的標(biāo)準(zhǔn)差和最大絕對(duì)誤差以及均方根誤差作為誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)初值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自適應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)布局方法，其中，在步驟(5)中，利用密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值求解從第一坐標(biāo)系到第二坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量求解從第一坐標(biāo)系到第二坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量的步驟包括 計(jì)算密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集的質(zhì)心點(diǎn)在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，作為密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)值； 計(jì)算密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集中各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值，計(jì)算密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集中各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值； 利用所述第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值以及第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值，通過最小二乘法計(jì)算旋轉(zhuǎn)矩陣； 根據(jù)計(jì)算的旋轉(zhuǎn)矩陣的初值以及密集轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算平移矢量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)布局方法，其中，在步驟(5)中，將測(cè)試點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值代入旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量來(lái)計(jì)算誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)目標(biāo)值的步驟包括 將測(cè)試點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值代入旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量來(lái)計(jì)算測(cè)試點(diǎn)集中各個(gè)測(cè)試點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的計(jì)算坐標(biāo)值； 計(jì)算測(cè)試點(diǎn)集中每一個(gè)測(cè)試點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的計(jì)算坐標(biāo)值與所述測(cè)試點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的實(shí)際坐標(biāo)值之差； 根據(jù)下列方式中的一種來(lái)計(jì)算誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)目標(biāo)值(bl)計(jì)算所述坐標(biāo)值之差的標(biāo)準(zhǔn)差和最大絕對(duì)誤差，作為誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)目標(biāo)值；(b2)計(jì)算所述坐標(biāo)值之差的均方根誤差，作為誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)目標(biāo)值；(b3)計(jì)算所述坐標(biāo)值之差的標(biāo)準(zhǔn)差和最大絕對(duì)誤差，并且計(jì)算所述坐標(biāo)值之差的均方根誤差，將所述坐標(biāo)值之差的標(biāo)準(zhǔn)差和最大絕對(duì)誤差以及均方根誤差作為誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)目標(biāo)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自適應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)布局方法，其中，在步驟(6)中，所述預(yù)定大小的空間區(qū)域的邊長(zhǎng)是立方體測(cè)量空間的邊長(zhǎng)的1/5。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自適應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)布局方法，其中，在步驟(6)中，如果兩個(gè)或多個(gè)子立方體空間同時(shí)包含等于或大于預(yù)定百分比的轉(zhuǎn)換標(biāo)志點(diǎn)，則將所述兩個(gè)或多個(gè)子立方體空間作為同一子立方體空間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自適應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)布局方法，其中，所述預(yù)定百分比是85%。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自適應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)布局方法，還包括 (9)利用最優(yōu)轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值求解從第一坐標(biāo)系到第二坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量的最優(yōu)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自適應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)布局方法，其中，在步驟(9)中，利用最優(yōu)轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值求解從第一坐標(biāo)系到第二坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量的最優(yōu)值的步驟包括 計(jì)算最優(yōu)轉(zhuǎn)換點(diǎn)集的質(zhì)心點(diǎn)在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，作為最優(yōu)轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)值； 計(jì)算最優(yōu)轉(zhuǎn)換點(diǎn)集中各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值，計(jì)算最優(yōu)轉(zhuǎn)換點(diǎn)集中各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值； 利用所述第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值以及第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差值，通過最小二乘法計(jì)算旋轉(zhuǎn)矩陣的最優(yōu)值； 根據(jù)計(jì)算的旋轉(zhuǎn)矩陣的最優(yōu)值以及最優(yōu)轉(zhuǎn)換點(diǎn)集在第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系下的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算平移矢量的最優(yōu)值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于曲率特征加權(quán)質(zhì)心點(diǎn)約束的自適應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)布局方法，所述方法根據(jù)特征標(biāo)志點(diǎn)規(guī)劃布局的原則，在規(guī)定的測(cè)量空間中合理規(guī)劃布局盡可能少的轉(zhuǎn)換點(diǎn)的空間位置信息，使得這些轉(zhuǎn)換點(diǎn)的分布情況既能滿足預(yù)先給定的轉(zhuǎn)換精度要求，又可以顯著地提高特征標(biāo)志點(diǎn)規(guī)劃布局效率。
文檔編號(hào)G01B21/00GK102661742SQ20121017443
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者呂乃光, 婁小平, 孫鵬, 燕必希, 譚啟蒙 申請(qǐng)人:北京信息科技大學(xué)