[發明專利]一種針對具有顏色信息的三維點云數據快速配準方法

有效

• 申請號: 201710542484.6
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107346550B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 李鵬;王延霞;劉玉嬋;李德亮;錢如友;曹傳龍
• 申請（專利權）人: 滁州學院
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

1.一種針對具有顏色信息的三維點云數據快速配準方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1，統計目標點集和配準點集中的顏色值以及具有相同顏色的點的數量分布，并對這兩個點集中的RGB點云的顏色進行濾波；

步驟S2，篩選目標點集與配準點集中具有相同RGB值的點，然后對配準點集設置一定的顏色容差：

其中，為配準點集中點q_j的RGB值，RGB_j表示第j個顏色，σ_c為顏色容差閾值，和分別為點q_i的R、G和B的整數值，R_j、G_j和B_j分別為第j個顏色中R、G和B的整數值；

分別判斷點q_j在R、G、B三個顏色通道上的容差是否小于閾值σ_c，只有均小于閾值σ_c，該點才歸為候選點集，構建目標點集與配準點集中顏色相近的候選點集：

其中，C_p和C_q分別為目標點集和配準點集中所有具有相同顏色的點集合，和分別為目標點集和配準點集中第i個顏色的點集，p_ik和q_il分別為目標點集和配準點集中第i個顏色的第k個點和第l個點，m和n表示目標點集和配準點集中第i個顏色的點集的數量；

步驟S3，從目標點集中隨機選取l個點，并確保這l個點兩兩距離滿足公式：

其中，為目標點集中點p_i的坐標值，為目標點集中點p_j的坐標值，d為設定的兩點最小距離；

步驟S4，從上述l個點中每次提取4個初始點，在配準點集中構建與4個初始點特征相似的候選點集；然后計算4個初始點兩兩之間的距離，并計算配準點集中對應的候選點組合中點之間的距離；當候選點組合中兩點之間的距離與所對應的4個初始點之間的距離之差小于設定的閾值時，則判斷候選點組合是4個初始點的同名點，反之則不是，其判斷公式如下：

其中，為配準點集中點q_i的坐標值，為配準點集中點q_j的坐標值，σ_d為距離差的閾值；

步驟S5，遍歷所有的候選點組合，若滿足判斷公式的候選點組合數大于1，則選取距離差最小的候選點組合作為4個初始點對應的同名點，若都不滿足則返回步驟S4；若l個點中所有選取的4個初始點的候選點組合都不滿足判斷公式，則返回步驟S3；

步驟S6，將4個初始點和其對應的4個同名點組成4個點對，利用整體最小二乘算法計算剛體變換矩陣，并完成配準點集的全局配準；

步驟S7，利用臨近點迭代法完成最終的局部配準。

2.根據權利要求1所述的一種針對具有顏色信息的三維點云數據快速配準方法，其特征在于，所述步驟S1中，對目標點集和配準點集中的RGB點云的顏色進行濾波的具體過程為：通過設定一個數量閾值將擁有較少數量的RGB點云刪除，公式如下：

其中，RGB_i為點集中第i個RGB值，為點集中顏色為RGB_i的點的數量，σ_n為顏色濾波的數量閾值；如果大于σ_n，則該顏色以及擁有該顏色的點均保留，反之則刪除。

3.根據權利要求1所述的一種針對具有顏色信息的三維點云數據快速配準方法，其特征在于，所述步驟S4中，為提高候選點組合的穩健性，增加一個方向的約束條件：由于目標點集中初始點和配準點集中同名點的z值方向是一致的，即若目標點集中的第一個點大于第二個點則配準點集中點的順序與大小關系與之相同；因此，若配準點集中的點滿足與目標點集中點的方向一致，則判斷該點有可能是其同名點，否則為非同名點，判斷公式如下：

其中，和分別為目標點集和配準點集中潛在的第一組同名點對，和為另一組潛在的同名點對。