[發明專利]一種基于偽Huber損失函數的三維點云剛體配準方法及系統

在審

• 申請號: 201910901385.1
• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN110838137A
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發明（設計）人: 汪霖;尚舒陽;彭進業;姜博;張璞;周延;李艷艷
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 尹曉雪

1.一種基于偽Huber損失函數的三維點云剛體配準方法，其特征在于，包括步驟：

S1、獲取模型點云P和數據點云Q；

S2、根據所述模型點云P和所述數據點云Q建立基于偽Huber損失函數的三維點云剛體配準模型；

S3、對所述三維點云剛體配準模型進行優化，得到所述模型點云P和所述數據點云Q之間的第一剛體變換值。

2.如權利要求1所述的基于偽Huber損失函數的三維點云剛體配準方法，其特征在于，所述三維點云剛體配準模型為：

s.t.R^TR＝I det(R)＝1

其中，b為異常值閾值，R為旋轉矩陣，t為平移向量，c為模型點云P和數據點云Q的空間對應關系，p為模型點云中的點，N_p∈N，q為數據點云中的點，N_q∈N。

3.如權利要求1所述的基于偽Huber損失函數的三維點云剛體配準方法，其特征在于，步驟S3包括：

S31、根據第二剛體變換值計算第k步優化過程的所述模型點云P和所述數據點云Q的空間對應關系；

S32、根據所述空間對應關系計算第k步優化過程的所述模型點云P和所述數據點云Q的第一剛體變換值；

S33、判斷優化是否滿足預設條件；若否，則返回步驟S31；若是，則終止優化；

S34、輸出所述第一剛體變換值。

4.如權利要求3所述的基于偽Huber損失函數的三維點云剛體配準方法，其特征在于，所述步驟S32包括：

S321、根據所述空間對應關系更新所述模型點云P和所述數據點云Q；

S322、利用Levenberg-Marquardt算法計算更新后的所述模型點云P和所述數據點云Q之間的第三剛體變換值；

S323、根據所述第三剛體變化值計算所述第一剛體變換值。

5.如權利要求3所述的基于偽Huber損失函數的三維點云剛體配準方法，其特征在于，判斷優化是否滿足預設條件，包括：

根據所述第一剛體變換值更新所述模型點云P和所述數據點云Q；

判斷更新后的所述模型點云P和所述數據點云Q之間的第一均方誤差ε_k是否滿足ε_k≤ε_min，其中，ε_min為所述模型點云P和所述數據點云Q之間的第二均方誤差。

6.如權利要求5所述的基于偽Huber損失函數的三維點云剛體配準方法，其特征在于，判斷優化是否滿足預設條件，包括：

判斷優化次數k是否滿足k≥k_max，其中，k_max為預設優化次數。

7.一種基于偽Huber損失函數的三維點云剛體配準系統，其特征在于，包括：

點云獲取模塊，用于獲取模型點云P和數據點云Q；

模型建立模塊，用于根據所述模型點云P和所述數據點云Q建立基于偽Huber損失函數的三維點云剛體配準模型；

模型優化模塊，用于對所述三維點云剛體配準模型進行優化，得到所述模型點云P和所述數據點云Q之間的第一剛體變換值。

8.如權利要求7所述的基于偽Huber損失函數的三維點云剛體配準系統，其特征在于，所述模型優化模塊包括：

空間對應關系獲取模塊，用于根據第二剛體變換值計算第k步優化過程的所述模型點云P和所述數據點云Q的空間對應關系；

剛體變換值獲取模塊，用于根據所述空間對應關系計算第k步優化過程的所述模型點云P和所述數據點云Q的第一剛體變換值；

判斷模塊，用于判斷優化是否滿足預設條件并根據判斷結果對所述空間對應關系和所述第一剛體變換值進行繼續優化或者終止優化；

輸出模塊，用于輸出所述第一剛體變換值。

9.如權利要求8所述的基于偽Huber損失函數的三維點云剛體配準系統，其特征在于，所述剛體變換值獲取模塊包括：

點云更新模塊，用于根據所述空間對應關系更新所述模型點云P和所述數據點云Q；

第一剛體變換值獲取子模塊，用于計算更新后的所述模型點云P和所述數據點云Q之間的第三剛體變換值；

第二剛體變換值獲取子模塊，用于根據所述第三剛體變化值計算所述第一剛體變換值。