55-Halcon-- rigid_trans_object_model_3d函数功能（用于对3D对象模型进行刚性变换）

Halcon中rigid_trans_object_model_3d算子详解

1. 算子核心功能

rigid_trans_object_model_3d用于对3D对象模型进行刚性变换，即仅改变模型的位置和方向而不改变形状。这是3D视觉处理中的基础算子，常用于：

• 3D模型位姿调整
• 多视角扫描数据对齐
• CAD模型与实际测量比对
• 3D场景重建中的坐标变换

2. 参数完整解析

输入参数：

参数名	类型	说明
ObjectModel3D	对象	需要进行刚性变换的3D对象模型
Pose	元组	变换位姿（3D模型到目标坐标系的变换） 格式: [Tx,Ty,Tz,Rx,Ry,Rz,Mode]

输出参数：

参数名	类型	说明
ObjectModel3DRigidTrans	对象	变换后的3D对象模型

3. 位姿(Pose)参数详解

Halcon支持多种位姿表示模式：

位姿格式参数（Mode）：

1. ‘Rp+T’ (默认)：旋转+平移表示法

   • Rx,Ry,Rz：绕XYZ轴的旋转弧度
   • Tx,Ty,Tz：沿XYZ轴的平移量

2. ‘Rpy’：Roll-Pitch-Yaw表示法

   • Rx: Roll（绕X轴）
   • Ry: Pitch（绕Y轴）
   • Rz: Yaw（绕Z轴）

3. ‘gba’：全局旋转角度

   • 旋转由单个旋转轴和角度表示

4. ‘rodriguez’：罗德里格斯旋转表示

创建位姿的常用方法：

* 创建绕X轴旋转90度，沿Z轴平移0.1米的位姿
create_pose(0, 0, 0.1, 1.5708, 0, 0, 'Rp+T', 'gba', 'point', Pose)

4. 典型应用案例

案例1：基本3D模型变换

* 读取3D模型
read_object_model_3d('part.obj', [], [], OriginalModel, _)

* 创建变换位姿（Y轴方向移动0.5米，绕Z轴旋转45度）
create_pose(0, 0.5, 0, 0, 0, 0.785, 'Rp+T', 'gba', 'point', TransformPose)

* 应用刚性变换
rigid_trans_object_model_3d(OriginalModel, TransformPose, TransformedModel)

* 可视化结果
visualize_object_model_3d([OriginalModel, TransformedModel], [], [], [], ['color_0','color_1'], ['gray','red'], WindowHandle)

案例2：多视图对齐

* 读取两个视角的扫描数据
read_object_model_3d('scan1.ply', [], [], Scan1, _)
read_object_model_3d('scan2.ply', [], [], Scan2, _)

* 通过配准获取变换位姿
register_object_model_3d_pair(Scan1, Scan2, 'icp', [], [], AlignmentPose, Score)

* 应用配准结果进行变换
rigid_trans_object_model_3d(Scan2, AlignmentPose, AlignedScan2)

* 融合两个视角
union_object_model_3d([Scan1, AlignedScan2], 'points', 'true', FusedModel)

案例3：CAD模型姿态调整

* 读取CAD模型
read_object_model_3d('valve.step', [], [], CADModel, _)

* 创建检测位姿（翻转并抬高）
create_pose(0, 0, 0.3, 3.1416, 0, 0, 'Rp+T', 'gba', 'point', InspectionPose)

* 变换到检测姿态
rigid_trans_object_model_3d(CADModel, InspectionPose, InspectionModel)

* 与实际扫描对比
distance_object_model_3d(InspectionModel, ScannedPart, 'point_to_point', Distances)

5. 高级应用技巧

1. 变换链式操作

* 多个连续变换的应用
create_pose(0.5, 0, 0, 0, 0, 0, 'Rp+T', 'gba', 'point', MovePose)
create_pose(0, 0, 0, 1.5708, 0, 0, 'Rp+T', 'gba', 'point', RotatePose)

* 先平移再旋转
rigid_trans_object_model_3d(Model, MovePose, TempModel)
rigid_trans_object_model_3d(TempModel, RotatePose, FinalModel)

* 或者使用位姿组合（推荐）
pose_compose(MovePose, RotatePose, CombinedPose)
rigid_trans_object_model_3d(Model, CombinedPose, FinalModel)

2. 与其他变换算子的对比

算子	变换类型	保持形状	保持拓扑	适用场景
rigid_trans_object_model_3d	刚性变换	是	是	位姿调整、坐标系变换
affine_trans_object_model_3d	仿射变换	否（可缩放）	是	简单形变
projective_trans_object_model_3d	投影变换	否	否	视角变换

3. 逆向变换计算

* 计算反向变换
pose_invert(OriginalPose, InvertedPose)

* 恢复原始状态
rigid_trans_object_model_3d(TransformedModel, InvertedPose, RestoredModel)

6. 性能优化建议

1. 批量变换技巧

* 同时变换多个模型（优于循环变换）
Models := [Model1, Model2, Model3]
Poses := [Pose1, Pose2, Pose3]
for i := 0 to |Models|-1 by 1
    rigid_trans_object_model_3d(Models[i], Poses[i], TransModels[i])
endfor

2. 变换前预处理

* 简化复杂模型（加速变换计算）
prepare_object_model_3d(ComplexModel, 'reduce_num_points', 'true', [], SimplifiedModel)
rigid_trans_object_model_3d(SimplifiedModel, Pose, TransformedModel)

7. 常见问题解决方案

问题1：变换结果不符合预期

检查步骤：

* 1. 验证位姿参数
write_pose(Pose, 'Rp+T')  // 打印位姿详情

* 2. 检查模型原始坐标系
get_object_model_3d_params(Model, 'center', CenterPoint)

问题2：变换后模型失真

解决方案：

* 确保使用的是刚性变换（不改变形状）
distance_object_model_3d(OriginalModel, TransformedModel, 'hausdorff', Distance)
if (Distance > 1e-6)
    * 非刚性变换警告
endif

问题3：大模型变换速度慢

优化方案：

* 使用多线程处理
set_system('parallelize_operators', 'true')
set_system('thread_num', 4)
rigid_trans_object_model_3d(LargeModel, Pose, FastTransformedModel)

8. 工业级应用案例

汽车装配验证系统

* 加载车身和零部件
read_object_model_3d('car_body.stp', [], [], Body, _)
read_object_model_3d('door.3mf', [], [], DoorAssembly, _)

* 定义标准装配位姿
create_pose(1.2, 0.8, 0.5, 0, 0, 1.57, 'Rp+T', 'gba', 'point', DoorPose)

* 变换车门到装配位置
rigid_trans_object_model_3d(DoorAssembly, DoorPose, InstalledDoor)

* 检测装配间隙
distance_object_model_3d(Body, InstalledDoor, 'point_to_point', Clearances)

* 可视化结果（不同颜色表示间隙大小）
visualize_object_model_3d([Body, InstalledDoor], [], [], [], 
                         ['color_0','color_1','color_2'], 
                         ['gray','temperature','red'], WindowHandle)

机器人抓取位姿计算

* 获取检测到的物体位姿
find_object_model_3d(SceneModel, ObjectModel, 'matching', [], [], DetectedPose, Score)

* 计算抓取变换（相对物体坐标系的变换）
create_pose(0, 0, -0.02, 0, 3.1416, 0, 'Rp+T', 'gba', 'point', GraspOffset)

* 变换到机器人基坐标系
pose_compose(DetectedPose, GraspOffset, RobotGraspPose)

* 生成抓取模型预览
rigid_trans_object_model_3d(GripperModel, RobotGraspPose, GraspPoseModel)
render_object_model_3d(GraspImage, [SceneModel, GraspPoseModel], CamParam, [], [])