3D粗匹配V2

功能描述

该步骤可将点云模板与原始点云粗略匹配,输出目标物体的粗略候选位姿。

使用场景

该步骤通常用于在场景点云中寻找目标物体,并获得其粗略候选位姿。该步骤通常与 3D精匹配 步骤组合使用。

输入与输出

3d coarse matching v2 input and output

参数说明

参数调试等级

参数解释:该参数用于选择该步骤的参数调试等级。

值列表:Basic(基础)、Advanced(高级)。

默认值:Basic

Basic 参数调试等级

模板设置

模型选择

参数解释:该参数用于选择模板库(工程文件夹/resource/3d_matching)中的点云模板文件。

调节说明:使用 工件库 制作点云模板后,在该参数右侧单击下拉按钮,可快速选择或切换点云模板文件。

匹配模式

参数解释:该参数用于选择3D粗匹配的匹配模式。

值列表:边缘匹配、面匹配。

默认值:边缘匹配。

调节说明:需根据点云模板选择。若点云模板为工件的边缘模板,请选择边缘匹配;若点云模板为工件的面模板,请选择面匹配

预处理设置

自动计算期望点数

参数解释:该参数用于决定是否自动计算降采样后点云的点数。勾选该参数时,将自动计算降采样后点云的点数。不勾选该参数时,需手动设置“采样后模型的期望点数”。

默认值:勾选。

调节建议:根据实际需求设置该参数。

采样后模型的期望点数

参数解释:该参数用于设置期望的降采样后点云的点数。该值越小,降采样后点云的点数越少,匹配精确度越低。

默认值:300

调节建议:需根据实际需求设置该参数。具体效果见 调节示例

采样后的输入点云点数上限阈值

参数解释:该参数用于设置降采样后场景点云的最大点数。如果降采样后场景点云的点数大于该值,则忽略该场景点云并输出空数据。

默认值:1000000

调节建议:需根据实际需求设置该参数。具体效果见 调节示例

位姿验证设置

预期单个输入点云结果个数

参数解释:该参数表示每个输入点云的预期匹配位姿数量。

默认值:3

调节建议:需根据实际需求设置该参数。具体效果见 调节示例

Advanced 参数调试等级

模板设置

模型选择

参数解释:该参数用于选择模板库(工程文件夹/resource/3d_matching)中的点云模板文件。

调节说明:使用 点云模板与抓取点制作 制作点云模板后,在该参数右侧单击下拉按钮,可快速选择或切换点云模板文件。

模型文件

参数解释:该参数用于选择点云模板文件。

调节说明:单击 3d coarse matching v2 icon file ,选择 ply 格式的点云模板文件。

几何中心文件

参数解释:该参数用于选择几何中心文件。

调节说明:单击 3d coarse matching v2 icon file ,选择 json 格式的几何中心文件。

匹配模式

参数解释:该参数用于选择3D粗匹配的匹配模式。

值列表:边缘匹配、面匹配。

默认值:边缘匹配。

调节说明:需根据点云模板选择。若点云模板为工件的边缘模板,请选择边缘匹配;若点云模板为工件的面模板,请选择面匹配

预处理设置

自动计算期望点数

参数解释:该参数用于决定是否自动计算降采样后点云的点数。勾选该参数时,将自动计算降采样后点云的点数。不勾选该参数时,需手动设置“采样后模型的期望点数”。

默认值:勾选。

调节建议:根据实际需求设置该参数。

采样后模型的期望点数

参数解释:该参数用于设置期望的降采样后点云的点数。该值越小,降采样后点云的点数越少,匹配精确度越低。

默认值:300

调节建议:需根据实际需求设置该参数。具体效果见 调节示例

采样后的输入点云点数上限阈值

参数解释:该参数用于设置降采样后场景点云的最大点数。如果降采样后场景点云的点数大于该值,则忽略该场景点云并输出空数据。

默认值:1000000

调节建议:需根据实际需求设置该参数。具体效果见 调节示例

邻点数量

参数解释:该参数用于设置点方向的相邻点的个数。

值范围:1~100

默认值:30

投票设置

单个特征包含最多点对数量

参数解释:该参数表示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。

默认值:50

距离量化

参数解释: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。

默认值:1.0000

角度量化

参数解释: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。

默认值:60

投票比例下限阈值

参数解释: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。

默认值:0.80

参考点采样步长

参数解释: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。该值越大,采样点越少,执行速度越快,但是匹配精度会降低。

默认值:5

被参考点采样步长

参数解释: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。该值越大,采样点越少,执行速度越快,但是匹配精度会降低。

默认值:1

  • 参考点指的是位于点云模板上的采样点。

  • 被参考点指的是不在点云模板上的采样点。

参考点与被参考点构成点对,采样间隔越大,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

参数解释: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。

默认值:开启。

调节说明:具体效果见 调节示例

根据模板翻转角度过滤位姿

参数解释:边缘匹配模式下,当模板点云匹配至场景点云时,根据模板翻转角度过滤位姿。当模板翻转角度超过“角度差值上限阈值”时,该位姿将被过滤。

默认值:开启。

角度差值上限阈值

参数解释:可参考“根据模板翻转角度过滤位姿”参数解释。

默认值:135.000°

位姿验证设置

预期单个输入点云结果个数

参数解释:该参数表示每个输入点云的预期匹配位姿数量。

默认值:3

调节建议:需根据实际需求设置该参数。具体效果见 调节示例

体素长度生成策略

参数解释:该参数用于选择生成体素长度的策略。

值列表:自动生成、手动设置。

默认值:自动生成

调节建议:对于刚开始使用该步骤的用户,建议使用自动生成。若选择手动设置,可设置体素长度参数。

体素长度下限

参数解释:该参数用于设置体素长度下限,单位为毫米(mm)。 默认值:1.000mm

体素长度上限

参数解释:该参数用于设置体素长度上限,单位为毫米(mm)。 默认值:15.000mm

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。

结果可视化

可视化选项

参数解释:该参数用于选择想要可视化的内容。

值列表:采样后模板、采样后场景、匹配结果、位姿验证中点使用情况。

默认值:匹配结果。

调节说明:需根据实际需求设置该参数。具体效果见 调节示例

调节示例

Basic 参数调节示例

采样后模型的期望点数

以连杆工件为例,当采样后模型的期望点数分别为 300 和 600 时,采样后得到的工件点云点数如下图中左、右图所示。

其中,左图工件点云较稀疏,右图工件点云较稠密。

3d coarse matching v2 3d coarse matching v2 point number

采样后的输入点云点数上限阈值

当输入点云的点数超过该参数的设定值时,该步骤将出现如下提示。

3d coarse matching v2 3d coarse matching v2 limit

预期单个输入点云结果个数

预期单个输入点云结果个数分别为 6 和 12 时,该步骤输出的位姿结果数量如图中左、右图所示。

其中,左图位姿结果数量为 6,右图位姿结果数量为 12。

3d coarse matching v2 3d coarse matching v2 outputnumber

Advanced 参数调节示例

使用基于位姿距离的非极大抑制

如下图所示,开启该参数后,该步骤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。

3d coarse matching v2 3d coarse matching v2 non maximum suppression pose distance

结果可视化

可视化选项 图示

采样后模板

3d coarse matching v2 3d coarse matching v2 visualization 1

采样后场景

3d coarse matching v2 3d coarse matching v2 visualization 2

匹配结果

3d coarse matching v2 3d coarse matching v2 visualization 3

位姿验证中点使用情况

3d coarse matching v2 3d coarse matching v2 visualization 4

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