3D精匹配

简介

功能描述

该算子是基于其他算子输出的结果使用工件模板点云与场景点云进行高精度的匹配计算,输出工件精确的位姿。

使用场景

用于金属物体、塑料件等非软包、不易变形工件的位姿计算,常配合 3D粗匹配提取点云中心位姿 等算子计算精确的工件位姿。

算子输入输出

point cloud input fine

point cloud output fine

输入项

输出项

精匹配计算过程

fine matching process

参数说明

参数设置

模型点云文件

参数说明

该参数可通过映射参数选择匹配模型库中的点云模板或直接上传工件模板点云文件,上传后的点云文件也可下载

模型切换方式

单击 上传文件 弹出窗口,选择点云文件直接上传,或者通过映射参数切换

体素降采样尺寸

默认值

5

参数范围

0-100000

推荐值

1、2、3、5、10

参数说明

该参数是指两个相邻体素点的间距,对参与匹配计算的模板点云和场景点云进行降采样处理,值越小参与计算的点云数量越多,匹配精度越高

调参说明

若默认值计算的匹配结果偏差较大,可适当调小该参数;若计算时间较长,可适当调大该参数

置信阈值

默认值

0.5

参数范围

0-1

推荐值

0.3、0.5、0.6、0.8、0.9

参数说明

该参数用于过滤匹配分数较低的结果

调参说明

若默认值过滤后的匹配结果较少,可适当调小该参数;若结果中有匹配偏差比较大的,可适当调大该参数

ICP搜索半径

默认值

100

参数范围

0-100000

推荐值

20、30、50、100

参数说明

该参数是指匹配计算时搜索点的距离

调参说明

该参数依据工件尺寸设置,一般为工件直径的0.1倍~1倍范围;若工件尺寸较小或粗匹配输出的结果偏差不大,可适当调小;若工件尺寸较大且粗匹配输出的结果偏差也比较大时,可适当调大该参数

ICP得分有效距离

默认值

5

参数范围

0-100000

推荐值

1、3、5、10

参数说明

该参数是指点云模板中的某个点与场景中的点是否对应的查找范围;若在该参数范围内,在场景中能找到模板中的某个点的对应点,该对应点被称为有效点,有效点越多匹配分数越高

调参说明

该参数值要大于 体素降采样尺寸 参数值,参数值越大匹配分数越高,一般不需要调整;若 体素降采样尺寸 参数较小(比如1),正确的匹配结果分数和错误的匹配结果分数相差较小,无法过滤掉错误的结果,可适当调小该参数,拉开匹配分数差值(错误的结果分数降低的更多),从而过滤掉错误的结果

开启去重

默认值

默认开启

推荐值

参数说明

该参数用于处理一个工件匹配多个结果的情况,基于匹配分数去除分数低的结果,只保留分数高的结果

调参说明

默认开启,一般不调整该参数

利用聚类位姿

默认值

默认开启

推荐值

参数说明

该参数是指1个场景点云分割为多块点云后,每块点云单独进行匹配计算,能有效降低工件外点云的干扰,对精度、计算时间都有提升

调参说明

默认开启,一般不调整该参数

移动坐标系原点

默认

默认关闭

推荐值

参数说明

该参数是指将点云坐标系移动到模板点云几何中心的位置

调参说明

若输入 3D精匹配 算子的位姿是通过 提取点云中心位姿 计算的,并且制作模板时没有进行 对齐点云中心 操作,此时进行匹配计算需要开启该参数

默认值

默认开启

推荐值

参数说明

该参数是指打印匹配计算过程的详细日志

调参说明

默认开启,一般不调整该参数

开启位姿选择

默认值

默认关闭

推荐值

参数说明**

该参数用于筛选特定的位姿

调参说明

默认关闭,一般不调整该参数

高级参数

ICP提前终止距离条件

默认值

0.1

参数范围

0-1000

推荐值

0.1、0.2、0.3

参数说明

该参数用于判断是否提前结束匹配的计算,值越小,匹配距离偏差越小;当工件模板坐标与匹配的结果位姿距离小于该值时,算法认为满足距离精度的要求,且旋转精度也满足时,提前结束匹配计算

调参说明

一般不调整该参数,若匹配平移距离偏差较大时,可适当调小;若计算时间较长时,可适当调大该参数

ICP提前终止旋转条件

默认值

0.1

参数范围

0-10

推荐值

0.1、0.2、0.3

参数说明

该参数用于判断是否提前结束匹配的计算,值越小,匹配旋转偏差越小;当工件模板坐标与匹配的结果位姿旋转角度差小于该值时,算法认为满足旋转精度的要求,且距离精度也满足时,提前结束匹配计算

调参说明

一般不调整该参数,若匹配旋转偏差较大时,可适当调小;若计算时间较长时,可适当调大该参数

ICP最大迭代次数

默认值

20

参数范围

0-500

推荐值

20、30、50、100

参数说明

该参数指精匹配计算的最大次数,当精匹配计算次数达到该值,且未达到提前终止条件时,也停止计算;若精匹配计算满足提前终止条件,也停止计算,此时计算的次数小于该值

调参说明

若匹配偏差较大,可适当调大该参数,增加匹配计算的次数提高精度;若计算时间较长,可适当调小该参数

调参经验分享

如何提升3D精匹配计算精度

3D精匹配 作为最后的计算结果输出,其计算精度直接影响抓取精度,因此 3D精匹配 的计算精度非常重要;影响 3D精匹配 算子匹配精度的参数主要有 体素降采样尺寸ICP搜索半径 ,其次是 ICP最大迭代次数

  1. 体素降采样尺寸 直接影响匹配精度,先尝试调小该参数值,提升匹配精度;

  2. 若匹配效果不好,再调 ICP搜索半径 参数,小工件(比如工件尺寸100mm)调小,大工件调大(比如工件尺寸1000mm);

  3. 上面两个参数调完效果不好,再打开高级参数,调大 ICP最大迭代次数

  4. 若单个精匹配调参都无法满足匹配精度,可以再加 3D精匹配 算子,在前面精匹配的结果上再做更高精度的匹配计算(可以加多个精匹配)

如何过滤错误的匹配结果

匹配结果通过 置信阈值 参数过滤,匹配分数高低与 ICP得分有效距离 直接相关,若想保留正确的结果,就调整 置信阈值ICP得分有效距离 参数值

  1. 直接调 置信阈值 ,需要确认当前匹配结果的分数,阈值要比错误结果的匹配分数大10%~20%;

  2. 如果匹配的正确结果和错误结果分数差不大,就调小 ICP得分有效距离 ,再依据当前的匹配分数适当调小 置信阈值 参数;若匹配的正确结果分数较低,就调大 ICP得分有效距离 ,再依据当前的匹配分数适当调大 置信阈值 参数