3D 粗匹配 V2

功能描述

使用点云模板对原始点云进行初步匹配，输出场景中目标物体的初始候选位姿。

使用场景

通常用于在场景点云中初步寻找目标物体并获得其初始位姿，该步骤通常与 3D 精匹配 组合使用。

输入与输出

参数说明

参数调试等级

参数调试等级分为 Basic 和 Advanced

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Basic 参数调试等级

模型设置

模型选择

调节说明：单击右侧下拉按钮可快速选择并切换模型文件与对应的几何中心文件。模型选择只能选择位于模板库(工程文件夹下的resource3d_matching)中的模型文件与对应的几何中心文件，具体可参考 匹配模板与抓取点编辑器。

模型文件

调节说明：鼠标左键单击 后，选择 ply 格式的模板点云文件。

模型文件的构造过程与生成点云模板有关，具体可参考 生成点云模板 。

几何中心文件

调节说明：鼠标左键单击 后，选择 json 格式的几何中心文件。

几何中心文件的构造过程与添加抓取点有关，具体可参考 通过添加位姿来添加抓取点 。

匹配模式

值列表：边缘匹配、面匹配

若使用的模板点云为物体边缘，则选择边缘匹配，如下图所示。

若使用的模板点云为物体的面，则选择面匹配，如下图所示。

预处理设置

采样后模型的期望点数

默认值：300

调节说明：自动降采样后得到的点数将接近此值。该值越小，采样点云的点数越少，匹配精度越低。

参数值	300	600
图示
点数	276	632

采样后的输入点云点数上限阈值

默认值：50000

调节说明：如果采样后场景点云的点数大于此值，则忽略该点云并输出空数据，如下图所示。

位姿验证设置

预期单个输入点云结果个数

默认值： 3

调节说明：单个输入点云的预期匹配位姿数。

参数值	1	3
输出图示

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Advanced 参数调试等级

投票设置

单个特征包含最多点对数量

默认值：50

调节说明：模板分析中每个特征包含点对的最大数量。该值越小，执行速度越快，但准确度越低。

距离量化

默认值：1

调节说明：该参数用于量化点之间距离。\(距离间隔 = 距离量化 × 采样间隔\) ，该值越大则距离间隔越大，匹配精度越低。

角度量化

默认值：60

调节说明：该参数用于量化点的特征法向量之间的夹角。 \(角度间隔 = 360° / 角度量化\) ，该值越大则角度间隔越小，匹配精度越高，但需要更高质量的点云。

投票比例下限阈值

默认值：0.8

调节说明：得分高于 \(投票中的最高分数 × 投票比例下限阈值\) 的位姿，将用于位姿验证，该值越低，用于位姿验证的位姿越多，则找到精确匹配结果的可能性就越大，但是运行时间越长。

参考点采样步长

默认值：5

调节说明：该参数用于调整参考点的采样步长。在点云中以该步长为一个间隔来采样。当该值越大，采样点越少，执行速度越快，但是匹配精度会降低。

被参考点采样步长

默认值：1

调节说明：该参数用于调整被参考点的采样步长。在点云中以该步长为一个间隔来采样。当该值越大，采样点越少，执行速度越快，但是匹配精度会降低。

参考点 指的是位于匹配模板上的采样点。 被参考点 指的是不在匹配模板上的采样点。

参考点与被参考点构成点对，采样间隔大则参考点与被参考点越少，形成的点对越少，执行速度越快。

位姿过滤设置

使用基于位姿距离的非极大抑制

默认值：开启

调节说明：该参数开启后，将过滤掉与已选定位姿的距离小于物体直径 0.1 倍距离的候选位姿。

根据指定轴夹角过滤候选位姿

默认值：关闭

调节说明：在约束轴和参考方向之间具有显著角度差异（大于角度差值上限阈值）的位姿将不被视为候选位姿。通常用于过滤掉镜像匹配结果对应的位姿。

位姿验证设置

将点云所在空间划分为 3D 网格， 体素长度 就是 3D 网格最小单元的尺寸。

体素长度生成策略

默认值：自动生成

调节说明：对于刚开始使用此步骤的用户，建议使用 自动生成 。若选择 手动设置 可设置 体素长度 参数。

体素长度

默认值：0.003

调节说明：该参数值调大时，框选范围变大，被选中的用于姿态验证的点变多，算法速度变快，但匹配精度降低。

体素长度下限

默认值：0.001

体素长度上限

默认值：0.015

结果可视化

可视化选项	图示
采样后模板
采样后场景
匹配结果
位姿验证中点使用情况