经典的基于点状特征匹配的地面激光雷达（light detection and ranging,LiDAR）点云配准算法实现过程中,点状特征的提取精度对算法运行结果的影响通常较大;基于迭代运算的LiDAR点云配准算法计算量大,对未知参数的初值依赖程度较高,在求...经典的基于点状特征匹配的地面激光雷达（light detection and ranging,LiDAR）点云配准算法实现过程中,点状特征的提取精度对算法运行结果的影响通常较大;基于迭代运算的LiDAR点云配准算法计算量大,对未知参数的初值依赖程度较高,在求解大转角刚体变换参数时算法不稳定。对此,提出了一种线状特征约束下基于Plücker直线坐标描述的LiDAR点云配准算法。立足于经典的向量代数与对偶四元数的相关理论与方法,分析并确定了Plücker直线坐标与对偶四元数之间的相互转换关系以及模型描述方法;以LiDAR点云配准前后同名线状特征的Plücker直线坐标相等为约束条件,构建了线状特征约束下基于Plücker直线坐标描述的刚体变换模型;立足于最小二乘基本准则,通过目标函数的极值化分析实现了线状特征约束下地面LiDAR点云配准参数的直接求解。实验结果表明,所构建的基于Plücker直线坐标描述的地面LiDAR点云配准模型,无需事先确定变换参数的初值,避免了多元函数的线性化过程,解除了参数结果对于迭代初值的依赖,理论上克服了迭代法在求解大转角相似变换参数时的算法不稳定问题。此外,较之单纯基于点状特征匹配的LiDAR点云配准算法,该算法可以有效地增强LiDAR点云配准过程的约束,达到提高配准质量的目的。展开更多
目的利用口内扫描仪定量评估正常[牙合]力咬合下后牙长轴角度变化量及牙冠特征点相对位移量,以期为临床提供参考。方法招募北京大学口腔医学院·口腔医院研究生志愿者15名(男性5名,女性10名,年龄22~30岁),用口内扫描仪扫描牙列,扫...目的利用口内扫描仪定量评估正常[牙合]力咬合下后牙长轴角度变化量及牙冠特征点相对位移量,以期为临床提供参考。方法招募北京大学口腔医学院·口腔医院研究生志愿者15名(男性5名,女性10名,年龄22~30岁),用口内扫描仪扫描牙列,扫描获得张口状态上颌和下颌后牙表面数据(U1、L1)作为咬合前数据;嘱志愿者以正常[牙合]力咬合,扫描后牙颊侧获得颊侧咬合数据,作为配准依据。在Geomagic Studio 2013软件中沿上下颌后牙表面数据牙冠龈缘及近远中邻接触区绘制边界线,确定上下颌第二前磨牙及第一、第二磨牙的牙冠长轴、质心及近中功能尖顶点,分割上下颌后牙表面数据为单牙数据。通过单牙数据和颊侧咬合数据对应牙冠颊面共同区域,将单牙数据逐一配准至咬合数据,获得新的上下颌后牙数据(U2、L2),作为咬合后数据。以第一磨牙为基准,测量第一磨牙与邻牙间牙冠长轴夹角及质心距离,计算咬合前后变化量,以咬合后质心距离变小为负值,反之为正值。以第一磨牙牙冠表面为共同区域,分别将L1、U1配准至L2、U2,测量咬合前后第二前磨牙或第二磨牙的牙冠长轴偏转角度、质心及近中功能尖偏移量。采用Wilcoxon符号秩检验比较同颌第二前磨牙与第二磨牙相同测量项目间差异以及上下颌同名牙相同测量项目间差异。结果同颌第二前磨牙与第二磨牙相同测量项目的结果差异均无统计学意义(P>0.05)。下颌第一磨牙与第二前磨牙质心距离的咬合前后变化量[-0.022(0.046)mm]显著大于上颌[-0.006(0.040)mm](P<0.05)。咬合前后下颌第二前磨牙牙冠长轴偏转角度[0.913°(0.647°)]和第二磨牙质心偏移量[0.102(0.106)mm]分别显著大于上颌第二前磨牙和第二磨牙[分别为0.590°(0.550°)和0.074(0.060)mm](P<0.05)。结论咬合前后上下颌第二前磨牙和第二磨牙均可发生牙冠长轴偏转及质心偏移,下颌变化�展开更多
文摘经典的基于点状特征匹配的地面激光雷达（light detection and ranging,LiDAR）点云配准算法实现过程中,点状特征的提取精度对算法运行结果的影响通常较大;基于迭代运算的LiDAR点云配准算法计算量大,对未知参数的初值依赖程度较高,在求解大转角刚体变换参数时算法不稳定。对此,提出了一种线状特征约束下基于Plücker直线坐标描述的LiDAR点云配准算法。立足于经典的向量代数与对偶四元数的相关理论与方法,分析并确定了Plücker直线坐标与对偶四元数之间的相互转换关系以及模型描述方法;以LiDAR点云配准前后同名线状特征的Plücker直线坐标相等为约束条件,构建了线状特征约束下基于Plücker直线坐标描述的刚体变换模型;立足于最小二乘基本准则,通过目标函数的极值化分析实现了线状特征约束下地面LiDAR点云配准参数的直接求解。实验结果表明,所构建的基于Plücker直线坐标描述的地面LiDAR点云配准模型,无需事先确定变换参数的初值,避免了多元函数的线性化过程,解除了参数结果对于迭代初值的依赖,理论上克服了迭代法在求解大转角相似变换参数时的算法不稳定问题。此外,较之单纯基于点状特征匹配的LiDAR点云配准算法,该算法可以有效地增强LiDAR点云配准过程的约束,达到提高配准质量的目的。
文摘目的利用口内扫描仪定量评估正常[牙合]力咬合下后牙长轴角度变化量及牙冠特征点相对位移量,以期为临床提供参考。方法招募北京大学口腔医学院·口腔医院研究生志愿者15名(男性5名,女性10名,年龄22~30岁),用口内扫描仪扫描牙列,扫描获得张口状态上颌和下颌后牙表面数据(U1、L1)作为咬合前数据;嘱志愿者以正常[牙合]力咬合,扫描后牙颊侧获得颊侧咬合数据,作为配准依据。在Geomagic Studio 2013软件中沿上下颌后牙表面数据牙冠龈缘及近远中邻接触区绘制边界线,确定上下颌第二前磨牙及第一、第二磨牙的牙冠长轴、质心及近中功能尖顶点,分割上下颌后牙表面数据为单牙数据。通过单牙数据和颊侧咬合数据对应牙冠颊面共同区域,将单牙数据逐一配准至咬合数据,获得新的上下颌后牙数据(U2、L2),作为咬合后数据。以第一磨牙为基准,测量第一磨牙与邻牙间牙冠长轴夹角及质心距离,计算咬合前后变化量,以咬合后质心距离变小为负值,反之为正值。以第一磨牙牙冠表面为共同区域,分别将L1、U1配准至L2、U2,测量咬合前后第二前磨牙或第二磨牙的牙冠长轴偏转角度、质心及近中功能尖偏移量。采用Wilcoxon符号秩检验比较同颌第二前磨牙与第二磨牙相同测量项目间差异以及上下颌同名牙相同测量项目间差异。结果同颌第二前磨牙与第二磨牙相同测量项目的结果差异均无统计学意义(P>0.05)。下颌第一磨牙与第二前磨牙质心距离的咬合前后变化量[-0.022(0.046)mm]显著大于上颌[-0.006(0.040)mm](P<0.05)。咬合前后下颌第二前磨牙牙冠长轴偏转角度[0.913°(0.647°)]和第二磨牙质心偏移量[0.102(0.106)mm]分别显著大于上颌第二前磨牙和第二磨牙[分别为0.590°(0.550°)和0.074(0.060)mm](P<0.05)。结论咬合前后上下颌第二前磨牙和第二磨牙均可发生牙冠长轴偏转及质心偏移,下颌变化�
