点云拟合—平面拟合

本文介绍了点云拟合中平面拟合的两种方法:最小二乘法和SVD分解。最小二乘法在特定条件下可能失效,适合已知条件的平面拟合;SVD分解法适用所有平面,但大量点云可能导致计算不稳定,需注意降采样和矩阵归一化。

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平面方程:Ax+By+Cz+D=0

方程本身不复杂,原理推导别人已经写得很明白了,我这里只贴地址了,不重复推导。

  • 拟合方法一——最小二乘:

https://blog.youkuaiyun.com/konglingshneg/article/details/82585868

构建系数矩阵后,利用最小二乘即可 求解:

Ax=b

x=(ATA)-1ATb

% matlab
inv(A'*A)*A'*b

实际使用过程中,遇到一些问题。

参考原博客提出的方法,当用于拟合系数 c=0的平面,结果有时候对,有时候不对,一开始我怀疑系数矩阵超出double类型的数据范围,后来采用了8万多个点计算发现,并没有出现数据类型超限的情况,那么剩下可能就是在 C≠0 的情况下推导出的模型不适用于所有情况,于是我假设 A≠0,同样的方法重新推导了系数矩阵,代入点云计算发现拟合出来的平面是正确的。

总结:方法一可以用来拟合平面,但是如果平面与推导的系数矩阵假设条件(A≠0 or B≠0  or C≠0 )不符,拟合容易失败(有时候也可以拟合出来)。如果结合先验知识提前知道(A≠0 or B≠0  or C≠0 )则可以对应采用相应的模型进行拟合,会稍微麻烦一些。

贴个简单例子:

z= a0*x

Hi~ 可私信我了解后再进行下载~ 1.基于halcon算法平台; 2.提供深度图源文件以及解压密码; 3.代码预览: */********************************* * @文档名称: 基于点云平面拟合。 * @作者: hugo * @版本: 1.1 * @日期: 2021-6-16 * @描述: 该方法支持点云平面拟合以及深度图平面拟合。 **********************************/* read_image (imageReal, './replay_38893_2021-6-7.tif') xResolution:=0.06 yResolution:=0.06 zResolution:=0.001 ScaleFactor:=[xResolution,yResolution,zResolution] rateLowRemove:=0.1 rateHighRemove:=0.1 dev_get_window (WindowHandle) *采样区域1 create_drawing_object_rectangle2 (300, 120, rad(90), 30, 20, DrawID) set_drawing_object_params (DrawID, 'color', 'red') set_drawing_object_params (DrawID, 'line_width', 1) attach_drawing_object_to_window (WindowHandle, DrawID) ......... TransPose := [0,0,d,0,0,0,0] rigid_trans_object_model_3d (SampledObjectModel3D1, TransPose, _SampledObjectModel3D1) rigid_trans_object_model_3d (ObjectModelPlane1, TransPose, _ObjectModelPlane1) create_pose (0, 0, Mean/2, 180, 0, 0, 'Rp+T', 'gba', 'point', Pose1) *visualize_object_model_3d (WindowHandle, [_ObjectModelPlane1,_SampledObjectModel3D1,SampledObjectModel3D2], [], [Pose1], [], ['intensity','lut','lut'], ['&amplitude','sqrt','sqrt'], '', 'Edited by AmazingRobot+ ' , PoseOut) visParamName := ['intensity_1','color_0','color_2','alpha_0'] visParamValue := ['coord_z','red','yellow',0.5] visualize_object_model_3d (WindowHandle, [_SampledObjectModel3D1,SampledObjectModel3D2,_ObjectModelPlane1], [], [], visParamName, visParamValue, 'Edited by AmazingRobot+', [], '', PoseOut) stop () 谢谢您的信任~
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