[發明專利]用于大RGB-D掃描的可縮放自動全局配準的基于關鍵點的點對特征

有效

• 申請號: 201680069584.5
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN108604301B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: L·F·羅伯特;N·格羅斯;Y·納塔利;L·麥爾勒斯;F·普瑞西斯歐;D·林格拉達
• 申請（專利權）人: 歐特克公司
• 主分類號: G06V10/44
• 分類號: G06V10/44;G06T7/30
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;趙蓉民

一種方法、系統和裝置提供全局配準點云掃描的能力。獲取第一和第二三維(3D)點云。點云具有共同的點的子集，并且對于點云之間的對準沒有先驗知識。檢測到可能在另一個點云中被識別的特定點。檢索關于檢測到的特定點中的每個的法線的信息。在檢測到的特定點中的每個上構建描述符(其只描述3D信息)。確定描述符的匹配對。(基于匹配對)估計剛性變換假設并且表示變換。假設被累積到擬合空間中，基于密度被選擇，并且基于評分被驗證。然后，假設中的一個被選擇為配準。

相關申請的交叉引用

本申請涉及以下共同待決和共同轉讓的專利申請，該申請通過引用納入本文：

于2015年12月4日提交的美國專利申請序列號62/263,476，題為“KPPF：用于大RGB-D掃描的可縮放自動全局配準的基于關鍵點的點對特征(KPPE:KEYPOINT-BASEDPOINT-PAIR-FEATURE FOR SCALABLE AUTOMATIC GLOBAL REGISTRATION OF LARGE RGB-DSCANS)”，(一個或更多個)發明人LUC FRANCK ROBERT，NICOLAS GROS，YANN NOUTARY，LUCASMALLEUS，FREDERIC PRECIOSO和DIANE LINGRAND等人，律師案卷號30566.546-US-P1。

技術領域

本發明總體涉及點云掃描，并且特別地涉及一種用于自動地和高效地進行大點云掃描的全局配準的方法、裝置和制品。

背景技術

(注：本申請引用了許多不同的出版物，其在整體說明書中由括在括號內的參考數字所指示，例如，[X]。根據這些參考數字整理的這些不同出版物的列表可以在下面的標題為“參考文獻”的章節中查找，這些出版物中的每個都通過引用納入本文。)

幾年來，三維(3D)數據的世界面臨著一場真正的革命，無論是用于虛擬現實應用程序的純虛擬3D數據還是用于增強現實的3D和視覺數據的結合，許多新的設備都可以很容易地用于捕捉數據和可視化數據二者。具有基于3D信息的日常新應用、許多不同類型的更多3D數據和新的傳感器，這個新的背景呈現許多新的挑戰。在這些挑戰中，第一處理步驟(幾乎總是在來自3D數據的任何其他處理之前)是由不同位置的傳感器獲得的數據的配準。事實上，無論考慮的是哪種傳感器(激光掃描儀、KINECT等)，沒有現有技術能同時獲取場景的整個3D信息。

因此，3D采集通常產生3D點集(3D點云)，其取決于傳感器，有或沒有相關的RGB信息，部分地覆蓋完整場景的空間區域。數據采集過程中的一個問題是多掃描的配準。來自不同傳感器位置的單掃描在由儀器定義的局部坐標框架內獲取。為了對點云的可視化和進一步的數據處理，必須將單掃描變換到共同坐標框架。這個過程被稱為“配準”。給定兩個或更多個3D點云，其具有共同的點的子集，3D配準的目標是計算對準這些點云的剛性變換，提供它們之間的相對姿態的估計。因此，部分地重疊3D點云的這個配準(通常被認為是一對一對的)從不同的視角來看是3D計算機視覺中的一個基本任務，并且也是3D視覺應用程序中許多算法的基礎。

在3D配準的這個任務中有兩個明確的挑戰：

·全局配準：指的是配準3D點云對，而沒有初始猜測一個點云對于其他點云的姿態，因此該姿態是任意的；以及

·局部配準：指的是從兩個云之間的姿態的有效初始估計中配準3D點云對。

在過去的幾十年中，許多配準算法已經解決了這些挑戰。在社會上，人們普遍接受的做法是根據算法解決的挑戰將算法分類為兩個(2)不同的類[1]：

·粗配準：由粗對準兩次掃描組成而沒有任何關于初始對準的線索；

·精配準：一般通過迭代地使誤差最小化，從給定的粗對準、精配準細化結果。

全局配準通常需要粗配準步驟和精配準步驟二者，而對于局部配準挑戰，通常只考慮精配準過程就夠了。