[發明專利]3D場景中3D對象的識別和姿態確定

有效

• 申請號: 201010292836.5
• 申請日: 2010-09-25
• 公開（公告）號: CN102236794A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 伯特倫·海因里希·德羅斯特;馬庫斯·烏爾里希
• 申請（專利權）人: MV科技軟件有限責任公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06T17/00
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華;鐘錦舜

1.一種用于識別3D場景數據中3D對象的實例并且用于確定所述實例的3D姿態的方法，包括以下步驟：

(a)提供3D場景數據；

(b)從所述3D場景數據中選擇至少一個基準點；

(c)對于每一選中的基準點，在所述基準點是所述3D對象的一部分的假設下，計算所述3D對象的候選姿態；

(d)從所述候選姿態計算過濾后的姿態的集合。

2.如權利要求1所述的方法，其中，在步驟(a)之前從3D對象計算3D模型，并且該3D模型用在步驟(b)、(c)、(d)中，包括以下步驟：

(m1)提供所述3D對象的3D對象數據；

(m2)從所述3D對象數據創建用于3D對象識別和姿態確定的3D模型。

3.如權利要求2所述的方法，其中，步驟(m2)包括：

(m2a)從所述3D對象數據中選擇至少兩個采樣點；

(m2b)計算點對描述符，對于每一對選中的采樣點，點對描述符描述這兩個點及其關系；

(m2c)創建全局模型描述，該全局模型描述存儲由所述點對描述符索引的點對。

4.如權利要求3所述的方法，其中，步驟(m2c)包括：

(m2d)對點對描述符進行采樣；

(m2e)創建將每一采樣后的點對描述符映射到點對列表的全局模型描述，其中，每一列表包含具有相同的經采樣點對描述符的所有成對的選中的采樣點。

5.如權利要求1所述的方法，其中，在步驟(b)中，所述基準點是從所述3D場景數據中隨機選擇的或者通過對所述3D場景數據均勻采樣而隨機選擇的。

6.如權利要求1所述的方法，其中，在步驟(c)中，對于每個候選姿態計算得分值。

7.如權利要求6所述的方法，其中，使用投票方案計算所述候選姿態。

8.如權利要求7的方法，其中，所述投票方案包括以下步驟：

(c1)對可能的對象姿態的空間進行采樣；

(c2)關于步驟(c1)的每一姿態空間采樣創建計數；

(c3)從所述3D場景數據中選擇場景點的集合。

(c4)對于每一選中的場景點計算匹配姿態，使得選中的場景點和基準點皆在所述3D對象的表面上；

(c5)對于在步驟(c4)中計算的每一姿態，增加相應姿態空間采樣的計數；

(c6)檢測經采樣的姿態空間中的峰值計數器值，并且選擇相應姿態空間采樣作為候選姿態。

9.如權利要求8所述的方法，其中，在步驟(c1)中，可能的對象姿態的空間由兩個參數表示，其中，第一參數是所述3D對象上的點，第二參數是描述繞著表面法線旋轉的角度。

10.如權利要求9所述的方法，其中，在所述3D對象上的點被表示為對于從所述3D對象數據中選擇的點集合的索引，旋轉角度是通過將角度的集合劃分為相等大小的間隔而被采樣的。

11.如權利要求8所述的方法，其中，在步驟(c4)中，使用允許搜索與成對基準點和選中的場景點相似的3D對象上的點對的數據結構，計算匹配姿態。

12.如權利要求11所述的方法，其中，搜索點對包括步驟：

(c4a)計算描述所述兩個點及其關系的點對描述符；

(c4b)使用所述點對描述符作為對所述數據結構的索引。

13.如權利要求12所述的方法，其中，步驟(c4b)包括：

(c4c)對所述點對描述符進行采樣；

(c4d)使用將采樣后的點對描述符映射到點對的列表的數據結構。

14.如權利要求13所述的方法，其中，在步驟(c4d)中，散列表用作數據結構。

15.如權利要求7所述的方法，其中，在步驟(d)中，所述計算包括：

(d1)限定各候選姿態之間的鄰居關系；

(d2)計算每一姿態的得分，作為鄰居候選姿態的得分的加權和；

(d3)通過根據對在(d2)中計算的得分對姿態進行排序，選擇過濾后的姿態的集合。

16.如權利要求15所述的方法，其中，所述鄰居關系是通過以下方式限定的：設定所述姿態的變換和所述姿態的旋轉的差的閾值，或者設定所述3D對象上的點在兩個姿態下具有的最大距離的閾值。