Imageware12之点云对齐.docx

1、Imageware12之点云对齐 多曲面体的逆向进程（全面修正版）-或请尊重作者的劳动，如有转载，请写明出处和作者如有不明问题可与作者联系。此刻开始转入icem surf的学习，很想同学习icem surf的兄弟一路讨论。谢谢！-修正目的：修合法初学习中的错误熟悉，尽力去覆盖逆向工程的大体知识，并深给出当前逆向建模最正确的技术线路，并对逆向建模进程进行深化！ -该文档包括以下要紧步骤：1：点云评估。 2：点云精简，多边形网格化3：点云对齐。1.提示：distance tolerance的确信方式：将点云放大至能分清点距，由点距探测和欲去掉几成的点来确信distance tolerance值。若

2、是欲将点云点数去半。可依下面步骤进行：（1）菜单Mesure Distance Between points（2）任取一点，探测与该点最近点的点距，如下图，最近点点距为，然后取该点距的2倍为distance tolerance值，即为。 处置以后，点云被均匀精简了75%（原先是210109个点，此刻是51616），但它仍然具有足够的数据信息提给下面的各步处置。也能够直接指定欲保留的点数来对点云进行采样（前提是必需明白点云的点数）。如以下图：4.保留一下文件，以 .为文件名。三：Scan polygonization多边形化处置为了更清楚的表达点云的形状或为了快速原型（RP），要对点云进行多边形

3、网格化处置。注意：确认 被打开扫描数据的多边形化处置 1.从Construct工具条中找到Create Polygon Mesh ，选择Polygonize Cloud ，或从菜单项选择择Construct|Polygon mesh|Polygonize Cloud。或击鼠标右键选2.设定 the Max. Similar distance 为0 ，设定neighborhood size(邻域尺寸)为 ，而后点击Apply。（这两个参数的设定同前面sample cloud时设定的参数是有联系的，参数the Max. Similar distance为底限，若是在那个范围内有多个点，那么只保留一

4、个作为三角网格的极点，因为前面咱们对点云进行空间抽样时的抽样距离为，因此那个值设为也能够。参数neighborhood size是顶限，算法中与当前点的距离超出那个范围的点不列入当前点的计算范围）三角网格化示用意如下：提示：邻域尺寸值通常近似取space sampling中设定的距离公差值的3倍（也有文档说是4倍，我感觉3倍最好），如此能够取得均匀的高质量的网格。完成以后，在菜单中找渲染指令Display|Point|Gouraud-Shaded，成效如以下图所示：四：Alignment data creation数据对齐这一节讲述了通过简单的数据对齐把点云的位置调整好。之因此要对齐点云，是因

5、为输入运算机的初始的点云坐标系是三坐标测量机的给予它的局部坐标系，那个局部坐标系与Imageware系统坐标系通常不一致，这就致使了点云缺乏适合位置信息，处置起来十分不便。因此要进行点云对齐，能够更易地进行建模操作。（你能够摁一下F1键，将点云摆在TOP视图位置上，发觉点云的位置不正了吧！）对齐的概念：概念1：在建模操作之前，需要把点云的位置调整好，这确实是对齐之概念一。概念2：已有设计模型，基于该设计模型制造出来的样件需要检测其精度时，可利用三坐标测量机获取样件点云，将点云导入imageware中，然后需要将点云与原设计模型进行对齐，最终可利用IMAGEWARE提供的检测工具求出样件的CAD

6、模型与样件的点云之间的误差，对齐方式是321对齐。这确实是对齐之概念二。关于321对齐，请参另一份文档。那个地址所谓的对齐调整确实是把局部坐标系和世界坐标系的方位统一路来。之因此要把点云的坐标系与世界坐标系进行对齐是为了下一步更便于拟订截面线的位置或其他的建模操作。点云对齐的大体操作：先在点云上找出可供定位的线和面特点，通过各类方式来制作对齐特点（直线，圆，球面，平面等），然后活着界坐标系中做出这些线和面的相似形，最后利用Imageware中的stepwise对齐工具，进行对齐。对齐是逆向建模的大体操作。下文利用了漫长的篇幅来讲概念1中提到的对齐，关于该例点云是没有必要这么麻烦的。Imagew

7、are11中一个自动对齐指令（菜单：ModifyAlign-Auto Align Clouds）就能够够解决那个问题。但下文内容并非无用，关于复杂点云在IMAGEWARE中对齐只能利用下文论述的方式。另外321对齐的机理也是如此。利用自动对齐（Auto Align Clouds）成效如下：对齐是基于特点的对齐！ 创建对齐参考特点（在WCS坐标系中）在创建参考特点之前，对点云的轮廓进行分析是必需的。如以下图所示，咱们能够构思出图示特点。在创建参考特点前，第一要在视图中将打开WCS坐标系（因为默许状态是不显示的）菜单Edit-Layer Manager。以下图展现层治理器的界面。成立直线: 1.在

8、Create工具条中找到Lines选择 Line ,或选择 Create|curve primitive |Line.2.设定start point 为X = 0, Y = 0, Z = 0 ，设定end point 为 X= 0, Y = 100 , Z = 0.3.点击Apply.成立圆:1.在Create工具条中找到Arc/Circle，选择 Circle ，或选择 Create|Circle Primitive|Circle.2.设定 center 为 0,0,0 ，设定 direction 为Z. 即在XY面上作一个圆3.随意输入一个半径值，比如20mm4.点击 Apply.成立一个

9、平面: 1.从Create工具条中找到Plane，选择Planar Surface ，或选择Create|Surface Primitive|Plane.2.在Creat plane Options栏指定By Center Point,设定Center of plane为（0，0，0）3.在plane Normal栏选择Z方向作为平面法线4.输入U向和V向的宽度（Extent），那个值不作要求，咱们利用20。5.点击 Apply.6.利用TOP视图（默许摁F1键）观看，如以下图所示：到此为止，对齐的参考特点成立完毕，参考特点的成立只求形似就能够够了。若是有读者至此还不太清楚什么缘故要弄这些东东

10、，请继续向下看吧。 既然做了，确信是要用到的，因此不要着急！ 成立相应的对齐特点下一步，咱们必需要在模型中成立相应的对齐特点，然后将所建特点与点云绑定，对齐点云只需要将点云中对齐特点与世界坐标系中的参考特点对齐即可。这种对齐的原理很简单，知道一些运算机图形学的朋友应该明白图形变换一般是通过变换矩阵来实现的，变换矩阵即旋转矩阵和平移矩阵！咱们所做的不管哪一种点云的对齐，都是由软件通过数据的源位置和目的位置的信息计算出变换矩阵来实现对齐的。感爱好的朋友能够翻翻滥滥的运算机图形学的书吧，多学点东西是好情形。在下面的步骤中，咱们要拟合两个圆和一条直线组成对齐特点，此刻能够再转头看一看前面咱们所做的工作

11、，想一想什么缘故要这么弄，此刻应该内心有数了。对齐视图：（To align view）因为下面要利用截面工具来截点云，以获取截面线点云，然后才能够拟合曲线取得对齐特点。在利用截面工具之前，很有必要将显示点云的视图摆成适合的方位。这就叫对齐视图。1.在菜单当选择 View|Align View To|Cloud.2.选择要对齐的点云，击 Apply.3.在视图空区右击鼠标，选择旋转菜单，然后拖动又侧转动条将点云从当前位置翻转90度。（若是看不到右边转动条，那么点击右上角的小标，把转动条显示出来，能够拖动工具条来转精准的90度。）还有其他旋转视图方式，如以下图：创建截面:.一个截面必需水平地切过网

12、格化以后的点云，略微切过主侧面之下。一旦截面创建完毕，必需进行修整，把截面分成直线部份和圆。1.从Construct工具条中找到Create Cross Section，选择 Interactive Cross Section ，或在菜单中寻觅Construct|Cross section|Cloud Interactive 2.设定采样距离 sampling distance to为.3.利用鼠标左键成立一条穿过点云的水平直线，记住在画线时要摁着Ctrl键。（在画水平线和垂直线的时候都要摁着Ctrl）4.APPLY。如以下图所示：5.把多边形网格点云隐藏，并对齐截面点云的视图（菜单当选择 V

13、iew|Align View To|Cloud.）。6.从Modify工具条找到Trim，或菜单Modify-Extract，或鼠标右击截面点云，选择Circle Select Points 。7.利用鼠标圈选一端弯曲部份，设定keep points项为Both。该工具为圈选点云。然后APPLY。8.重复画另外弯曲的部份，如以下图所示。（圈选部份与未圈选部份被分割开来！）创建对应的几何图形:1.菜单中 Construct|Curve from Cloud|Fit Circle.2.选择点云 (Original Scan InteractPolySectCld in2) 拟合圆。 然后 Appl

14、y.3.再对另一端的点云拟合成圆。4.菜单中找到Create|3D Curve| Line.（这也是第 10 版的 做 法，第11 版的在Create|Curve Primitive|Line5.设定起始点为一圆的圆心，终点为另一圆的圆心。（具体做法如以下图所示）6.Apply. 7.打开层治理器，删除截面线点云，只留下两圆和其圆心连线。层治理器的用法，可自行试探，很简单。弄不定，在后面有介绍！ 绑定对齐特点 前面费了一番周折创建的对齐特点，需要将其与欲对齐的点云绑定，使它们同点云成为一体，如此在后续的对齐时，移动对齐特点的同时也就能够够移动点云至正确的位置！Imageware称这种绑定为创建

15、组合（Create Group）.注意：一旦物体被组合了，这组实体就呈现出另一颜色颜色以示区别。组合实体：1.选择Organize|Create Group. （这是老版本的做法，在第11版中从Edit菜单中 选择Creat Group）2.选择两个圆，直线，和点云。3.Apply.4.保留为文件 .5.如以下图所示：Top对齐.一旦对齐特点被创建了，你就预备把点云与全局坐标系进行对齐了，咱们将利用慢慢对齐命令（Stepwise Alignment）,该命令许诺咱们堆叠对齐的配对数据和观看对齐的结果。注意：确信被打开。对齐数据：(要把所有的数据都显示出来，不然Stepwise Alignmen

16、t 是灰色的不可点，什么缘故会如此，自己想！)1.从Modify工具条中找到Alignment，选择Stepwise Alignment ， 或在菜单当选择Modify|Align|Stepwise.2.指定利用点（point）作为匹配操作类型3.选择颇象大拇指摁下去的那个部位的圆(FitCircle )作为源元素(source element). 4.从目的元素列表当选择 circle 5.摁下 Add，创建第一对特点与参考特点匹配。.你能够看到点云组从原位置移到了新位置。你明白它们移哪去了吗？回忆一下一开始咱不是活着界坐标系中画了一条线，一个圆和一个平面吗？确实是在点云的多边形网格化以后，

17、在数据对齐的一开始那儿做的。此刻点云组中的那个FitCirle的圆心被移到了那个辅助圆的圆心了！自己认真看一看。此刻就该明白了什么缘故一开始要从（0，0，0）点画一条直线，画一个圆（法线为Z轴）和一个平面了吧。6.把视图放大，如下所示：7.然后指定利用Plane 作为第二个匹配类型8.选择另外一个圆作为源元素9.选择plane作为目的元素10.摁Add 创建第二对匹配，你能够看到原先圆所在的平面和你在数据对齐一开始创建的那个plane重合起来。11.指定利用line作为最后的匹配类型。如此就能够够把点云的位置摆正12.选择扫描线作为源元素，指定直线（Line）作为目的元素13.摁Add 完成第

18、三次配对。你应该能够看到扫描数据能够围绕它自己进行转动，并把它自身与Y+方向对齐了（两直线重合）。14.在所有可能的匹配都被输入之后，再也不有其他对齐特点了，那么你此刻唯一要干的确实是APPLY！然后Stepwise对话框会报告对齐处置的精准度，达到的公差是多少。修改对齐Modifying the alignment。解散点云组，删掉所有被用来辅助对齐操作的参照几何形。由于所选位置的缘故，点云侧面部份有一部份落在了Z轴负半轴区了为了纠正这种现象，咱们将要再一次利用对齐操作，把使点云的全数数据点的Z坐标皆为正。（这是为了后续的操作在位置选择上更方便）你可能会疑惑，什么缘故不采纳点云平移的工具来实

19、现上文所说的？若是采纳点云平移工具来移动点云，那么以后你万一想再恢复点云的原位置，就没戏了！原指南中没有说如何解散点云组。在Edit菜单中找到Ungroup，然后选择你要解散的组即可。解散完毕以后，要把那些在前面参与对齐工作的辅助图形都删掉。删除的方式是在你要删除的图形处右键，然后找到Cut Entity.一旦对齐操作完成了，你能够取得所有对齐操作的信息。在菜单当选择Evaluate|Information|Alignment去看一看你把数据怎么样移动，移到哪去了的历史记录。更成心义的是，若是你需要从头装入初始数据到你已经清除它们的地址去，现在你能够利用Modify|Align|Reapply

20、的命令。那个操作许诺你从头对齐数据。To establish the distance to move the data:确信移动数据的距离：1.在Main工具条中找到File Management ，然后选择Object Information 2. 选择要从头找回原信息的点云组。你能够看到最小的Z值（也确实是点云的侧脸部份的最小值）的值是移动数据（To move the data:）1.在菜单当选择 Construct|Points（这也是老版本中的做法，在11版当选择的途径是Create|Points）2.设定要成立的点坐标为（0，0，0），(此处输入点坐标时，是在工具条栏中找到，前面在

21、创建直线，圆什么的凡是坐标输入的功能几乎都在那儿找)，然后APPLY3.设定第二个点的坐标为（0，0，）,那个地址的即适才咱们在查看点云信息的时候看到的那个Z坐标最小值。然后Apply。4.在Edit菜单中找到Create Group,把上面设定的第二个点与点云成组。5.Apply.注意成立的点坐标与点云的颜色不同以示区别。6.从Modify工具条中找到Alignment，选择Stepwise Alignment ， 或在菜单当选择Modify|Align|Stepwise。7.指定利用点作为匹配类型。8.选择点云组中的点作为源元素，选择第一个被创建的点（Cld）作为目的元素，即对齐点。9.

22、先Add ，然后Apply.在菜单当选择 Modify|Orient|Reset Home 或在工具条中Modify|Orient|Reset Object Axis 重置坐标，把世界坐标系定到新位置。这将会避免你意外的把数据返回到原先的位置，不让上面的辛苦浪费了。别忘了把方才构造的两个点删除！ 11.以文件名 .保留文件。数据对齐的体会要记住你为对齐操作而成立的所有对齐特点和参考特点的名字，有时要被用到，比如在删除时，或决定要显示哪个，不显示哪个时。还有在做StepWise操作时选择匹配类型时也需要用到辅助形的名字。及时清除再也不需要的对齐特点和参考特点，尽可能保证数据的可治理性。只要你感觉你的对齐操作已经完成了，那么就能够够把它们删除，要保证你的数据一直很干净，那个和手工画图的道理是一样的。辅助线太多会使图纸混乱。在对齐完成以后，要重置一次坐标系，避免意外地回退到原坐标系中，那样就不行再从头对齐了。也确实是说要保证坐标系的唯一性。至此，对齐操作完全终止，点云已经具有比较适合的坐标系位置了。