[發(fā)明專利]一種基于匹配區(qū)域的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610023654.5
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105701820B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王健鑫;安平;周杰;鄭帥;嚴(yán)徐樂
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種基于匹配區(qū)域的點(diǎn)云配準(zhǔn)的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：數(shù)據(jù)采集：利用RGB-D相機(jī)從N個方位采集場景的深度圖像序列和彩色圖像序列，N>1,生成第一至第N點(diǎn)云；各點(diǎn)云的空間點(diǎn)數(shù)目由其深度圖像有效像素?cái)?shù)目決定；各點(diǎn)云的的空間點(diǎn)生成方法相同；第一點(diǎn)云中第一空間點(diǎn)(x,y,z)的生成方法為：

其中(x,y,z)為所述第一點(diǎn)云中第一空間點(diǎn)的空間坐標(biāo)，DI_x、DI_y、DI_depth、DI_width、DI_height分別表示第一點(diǎn)云中第一空間點(diǎn)對應(yīng)的深度圖像像素的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)、深度值、深度圖像的寬度和深度圖像的高度；width和height分別為第一點(diǎn)云的寬度高度，其計(jì)算方法為：

其中h_va是表示水平視角的期望值，v_va是表示垂直視角的期望值，PI為常量；

步驟2：源點(diǎn)云和目標(biāo)點(diǎn)云的區(qū)域分割：選擇第P方位的點(diǎn)云作為源點(diǎn)云P，選擇第Q方位的點(diǎn)云作為目標(biāo)點(diǎn)云Q，分別對源點(diǎn)云的彩色圖像CP和目標(biāo)點(diǎn)云的彩色圖像CQ進(jìn)行區(qū)域分割，P≠Q(mào),1≤P,Q≤N；所述彩色圖像CP分割為S_p塊，所述彩色圖像CQ分割為S_q塊，其中S_p和S_q的數(shù)量均需大于等于1塊，所述源點(diǎn)云中各空間點(diǎn)的狀態(tài)初始化為未配準(zhǔn)狀態(tài)；

步驟3：特征點(diǎn)提取與匹配：提取彩色圖像CP和彩色圖像CQ的特征點(diǎn)，進(jìn)行特征點(diǎn)匹配，得到K組特征點(diǎn)匹配對；

步驟4：區(qū)域匹配：逐一判斷彩色圖像CP中各分割區(qū)域是否存在已建立特征點(diǎn)匹配對的特征點(diǎn)，如果是，選擇彩色圖像CQ中與其特征點(diǎn)匹配對組數(shù)最多的區(qū)域作為對應(yīng)匹配區(qū)域，建立匹配區(qū)域?qū)Γ?/p>

步驟5：匹配區(qū)域?qū)ε判颍喊凑掌ヅ鋮^(qū)域?qū)χ胁噬珗D像CP的分割區(qū)域中像素點(diǎn)數(shù)目從多到少排序所述匹配區(qū)域?qū)Γ玫骄幪杕為1至MS的匹配區(qū)域?qū)Γ鼍幪朚S小于或等于S_p與S_q中的最小值；

步驟6：點(diǎn)云初始配準(zhǔn)：運(yùn)用點(diǎn)云配準(zhǔn)算法對源點(diǎn)云P和目標(biāo)點(diǎn)云Q進(jìn)行初始配準(zhǔn)，獲得全局變換矩陣，所述的全局變換矩陣由全局旋轉(zhuǎn)矩陣R和全局平移向量T組成，依據(jù)全局變換矩陣將源點(diǎn)云P變換為全局配準(zhǔn)點(diǎn)云P'；所述彩色圖像CP中的各分割區(qū)域變換為全局配準(zhǔn)點(diǎn)云P'中彩色圖像CP’中的對應(yīng)分割區(qū)域；所述各匹配區(qū)域?qū)ψ儞Q為相應(yīng)的全局匹配區(qū)域?qū)Γ凰龈魈卣鼽c(diǎn)匹配對中源點(diǎn)云P中的空間點(diǎn)的狀態(tài)更新為配準(zhǔn)狀態(tài)；

步驟7：設(shè)定當(dāng)前匹配區(qū)域?qū)Φ木幪杕為0，設(shè)置配準(zhǔn)誤差閾值的初始值；

步驟8：點(diǎn)云局部配準(zhǔn)：當(dāng)前匹配區(qū)域?qū)Φ木幪柤?，對當(dāng)前匹配區(qū)域?qū)M(jìn)行局部配準(zhǔn)，得到當(dāng)前匹配區(qū)域?qū)Φ木植孔儞Q矩陣TA_m；

步驟9：點(diǎn)云配準(zhǔn)調(diào)整：利用局部變換矩陣TA_m，調(diào)整全局配準(zhǔn)點(diǎn)云P'編號為m至MS全局匹配區(qū)域?qū)χ刑幱谖磁錅?zhǔn)狀態(tài)的空間點(diǎn)的空間位置；得到調(diào)整配準(zhǔn)點(diǎn)云P”_m；

步驟10：判斷調(diào)整配準(zhǔn)點(diǎn)云P”_m與目標(biāo)點(diǎn)云Q之間的配準(zhǔn)誤差是否小于配準(zhǔn)誤差閾值，如果小于配準(zhǔn)誤差閾值，則此次調(diào)整配準(zhǔn)點(diǎn)云P”_m為有效結(jié)果，配準(zhǔn)結(jié)束，轉(zhuǎn)向步驟11進(jìn)行配準(zhǔn)點(diǎn)云更新，否則轉(zhuǎn)向步驟12；

步驟11：用所述調(diào)整配準(zhǔn)點(diǎn)云P”_m更新全局配準(zhǔn)點(diǎn)云P'，用調(diào)整配準(zhǔn)點(diǎn)云P”_m與目標(biāo)點(diǎn)云Q之間的配準(zhǔn)誤差更新配準(zhǔn)誤差閾值；

步驟12：是否達(dá)到配準(zhǔn)結(jié)束條件：判斷當(dāng)前匹配區(qū)域?qū)Φ木幪柺欠竦扔贛S，如果是，結(jié)束；否則，此次調(diào)整配準(zhǔn)點(diǎn)云P”_m為無效結(jié)果，轉(zhuǎn)向步驟8。