[發(fā)明專利]基于二維圖像引導的改進三維點云配準方法、系統(tǒng)及可讀存儲介質

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910988369.0
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN110942476A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設計）人: 余洪山;付強;王佳龍;郭林峰;王靜文
• 申請（專利權）人: 湖南大學;湖南大學深圳研究院
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06T5/50;G06K9/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于二維圖像引導的改進三維點云配準方法、系統(tǒng)及可讀存儲介質，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：獲取相鄰幀場景的二維彩色圖像I_t、I_t+1和對應的深度圖像D_t、D_t+1；

利用RGB-D相機在t時刻和t+1時刻獲取相鄰幀場景的二維彩色圖像I_t和I_t+1以及與二維彩色圖像對應的深度圖像D_t和D_t+1；

步驟2：對深度圖像D_t和D_t+1進行以彩色圖像為引導的深度圖像濾波得到濾波后的深度圖像和

步驟3：利用二維彩色圖像和濾波后的深度圖像生成三維點云；

將二維彩色圖像I_t和濾波后的深度圖像生成三維點云P_t，將二維彩色圖像I_t和濾波后的深度圖像生成三維點云P_t+1；

步驟4：采用基于PCA方法對三維點云P_t和P_t+1進行降采樣，利用降采樣后的三維點云和計算相鄰幀場景的變換矩陣；

步驟5：依據(jù)降采樣后的的三維點云和中對應點的映射關系，依次采用基于對應點間的中值距離的剔除法和基于表面法向量夾角的剔除法，剔除錯誤關系匹配點對，以剩余匹配點對之間的距離和最小為目標函數(shù)，獲得相鄰幀場景的變換矩陣，進行相鄰幀場景配準。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，按照基于彩色圖像引導的深度圖像濾波方法對相鄰時刻獲得的深度圖像D_t和D_t+1進行濾波處理：

基于彩色圖像引導的深度圖像濾波方法的處理表達式為：

其中，G(D_t,I_t)表示以步驟1獲取的深度圖像D_t，二維彩色圖像I_t作為輸入，濾波后的深度圖像作為輸出；

具體步驟為：

步驟2.1：設均值濾波函數(shù)為f_mean(x)，計算均值濾波后的二維彩色圖像I_t^Mean＝f_mean(I_t)，深度圖像D_t^Mean＝f_mean(D_t)；計算二維彩色圖像的關聯(lián)系數(shù)深度圖像的關聯(lián)系數(shù)

步驟2.2：計算二維彩色圖像的方差深度圖像的協(xié)方差

步驟2.3：令β＝D_t^Mean-α*I_t^Mean，ε為正則化系數(shù)，取值范圍為(0,1)；

步驟2.4：濾波后的深度圖像

對深度圖像D_t+1，二維彩色圖像I_t+1重復步驟2.1-步驟2.4，得到濾波后的深度圖像

3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述均值濾波函數(shù)f_mean(x)的搜索窗口半徑r_mean＝8。

4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟2.3中設置ε＝0.04。

5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，對三維點云進行降采樣處理，利用降采樣后的三維點云計算相鄰幀場景的變換矩陣；

首先，根據(jù)深度圖像中每個點的法向量n與x、y和z軸的夾角，將所有點依據(jù)與坐標軸的夾角按照設定的間隔角度劃分為4³個類，其中三個維度上所含類的個數(shù)均為4，取間隔角度為45°；

然后，隨機地從每個類中該類中的1％個點，舍去其它點，得到降采樣后的深度圖像。