[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于PCA的點(diǎn)云數(shù)據(jù)端點(diǎn)提取方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010922152.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112200767B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 席豪圣;陳方
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 群濱智造科技（蘇州）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06F17/16
• 代理公司: 深圳市諾正鑫澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44689
• 代理人: 顏燕紅

1.一種基于PCA的點(diǎn)云數(shù)據(jù)端點(diǎn)提取方法，其特征在于，包括：

獲取圖像數(shù)據(jù)，將所述圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第一3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述第一3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的n個(gè)點(diǎn)形成為三軸列向量X、Y、Z；

通過(guò)所述三軸列向量計(jì)算出協(xié)方差矩陣A，并將所述協(xié)方差矩陣A進(jìn)行SVD分解，即A＝USV^T，其中U為主矢量矩陣；

從所述主矢量矩陣U中取出同列主方向矢量v，所述主方向矢量v即為條形點(diǎn)云的主方向矢量；

計(jì)算從所述主方向矢量v到單軸矢量t的任一剛體變換矩陣M，即Mv＝t；

將所述第一3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)應(yīng)用于剛體變換矩陣M進(jìn)行方向轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后得到第二3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)，所述第二3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三軸列向量X’、Y’、Z’；

根據(jù)所述三軸列向量X’、Y’、Z’進(jìn)行端點(diǎn)計(jì)算，求得兩個(gè)端點(diǎn)e1和e2；

采用所述剛體變換矩陣M的逆矩陣對(duì)端點(diǎn)e1和端點(diǎn)e2進(jìn)行計(jì)算，得到所需要的兩個(gè)端點(diǎn)；

所述根據(jù)所述三軸列向量X’、Y’、Z’進(jìn)行端點(diǎn)計(jì)算，求得兩個(gè)端點(diǎn)e1和e2的步驟，包括：

端點(diǎn)e1＝(min(X’),median(Y’),median(Z’))；

端點(diǎn)e2＝(max(X’),median(Y’),median(Z’))；

所述計(jì)算從所述主方向矢量v到單軸矢量t的任一剛體變換矩陣M的步驟，包括：

所述單軸矢量t可以采用t＝(1,0,0)，t＝(0,1,0)和t＝(0,0,1)中的任意一項(xiàng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PCA的點(diǎn)云數(shù)據(jù)端點(diǎn)提取方法，其特征在于，所述通過(guò)所述三軸列向量計(jì)算出協(xié)方差矩陣A的步驟，包括：

所述協(xié)方差矩陣

其中，p，q為三軸列向量任一軸，i為n個(gè)點(diǎn)中該軸內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PCA的點(diǎn)云數(shù)據(jù)端點(diǎn)提取方法，其特征在于，所述將所述協(xié)方差矩陣A進(jìn)行SVD分解，即A＝USV^T，其中U為主矢量矩陣的步驟，包括：

所述主矢量矩陣

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于PCA的點(diǎn)云數(shù)據(jù)端點(diǎn)提取方法，其特征在于，從所述主矢量矩陣U中取出同列主方向矢量v的步驟，包括：

所述主方向矢量v＝(u11，u21，u31)^T。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PCA的點(diǎn)云數(shù)據(jù)端點(diǎn)提取方法，其特征在于，所述端點(diǎn)e1和端點(diǎn)e2的計(jì)算過(guò)程中可將median函數(shù)替換為average函數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PCA的點(diǎn)云數(shù)據(jù)端點(diǎn)提取方法，其特征在于，所述計(jì)算從所述主方向矢量v到單軸矢量t的任一剛體變換矩陣M的步驟，包括：

計(jì)算所述主方向矢量v與單軸矢量t的夾角

計(jì)算旋轉(zhuǎn)軸矢量其中

利用公式從軸角表示法換算出旋轉(zhuǎn)矩陣M，從而得到剛體變換矩陣M。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于PCA的點(diǎn)云數(shù)據(jù)端點(diǎn)提取方法，其特征在于，所述公式從軸角表示法換算出旋轉(zhuǎn)矩陣M的步驟，包括：

所述剛體變換矩陣

8.一種基于PCA的點(diǎn)云數(shù)據(jù)端點(diǎn)提取裝置，其特征在于，包括：

獲取單元，用于獲取圖像數(shù)據(jù)，將所述圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第一3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述第一3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的n個(gè)點(diǎn)形成為三軸列向量X、Y、Z；

第一計(jì)算單元，用于通過(guò)所述三軸列向量計(jì)算出協(xié)方差矩陣A，并將所述協(xié)方差矩陣A進(jìn)行SVD分解，即A＝USV^T，其中U為主矢量矩陣；

主矢量確認(rèn)單元，用于從所述主矢量矩陣U中取出同列主方向矢量v，所述主方向矢量v即為條形點(diǎn)云的主方向矢量；

第二計(jì)算單元，用于計(jì)算從所述主方向矢量v到單軸矢量t的任一剛體變換矩陣M，即Mv＝t；

第一轉(zhuǎn)換單元，用于將所述第一3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)應(yīng)用于剛體變換矩陣M進(jìn)行方向轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后得到第二3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)，所述第二3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三軸列向量X’、Y’、Z’；

端點(diǎn)計(jì)算單元，用于根據(jù)所述三軸列向量X’、Y’、Z’進(jìn)行端點(diǎn)計(jì)算，求得兩個(gè)端點(diǎn)e1和e2；

第二轉(zhuǎn)換單元，用于采用所述剛體變換矩陣M的逆矩陣對(duì)端點(diǎn)e1和端點(diǎn)e2進(jìn)行計(jì)算，得到所需要的兩個(gè)端點(diǎn)；

所述根據(jù)所述三軸列向量X’、Y’、Z’進(jìn)行端點(diǎn)計(jì)算，求得兩個(gè)端點(diǎn)e1和e2的步驟，包括：

端點(diǎn)e1＝(min(X’),median(Y’),median(Z’))；

端點(diǎn)e2＝(max(X’),median(Y’),median(Z’))；

所述計(jì)算從所述主方向矢量v到單軸矢量t的任一剛體變換矩陣M的步驟，包括：

所述單軸矢量t可以采用t＝(1,0,0)，t＝(0,1,0)和t＝(0,0,1)中的任意一項(xiàng)。