[發(fā)明專利]一種衡量缺失點云覆蓋度的點云補全測評方法

在審

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• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112215881A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李革;晏瑋;張若楠
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60;G06T7/00
• 代理公司: 北京京萬通知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11440
• 代理人: 萬學堂;魏振華

本發(fā)明涉一種衡量缺失點云覆蓋度的點云補全測評方法，該方法包括步驟一：計算缺失點云相對于完整點云的覆蓋度；步驟二：計算完整點云相對于缺失點云的覆蓋度；步驟三：將步驟一和步驟二計算的值進行組合；本發(fā)明的衡量缺失點云覆蓋度的點云補全測評方法能夠滿足衡量缺失點云的缺失不變性，根據(jù)缺失率的單調(diào)變化而呈現(xiàn)單調(diào)變化趨勢，能夠直觀的衡量點云補全方法的補全效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及點云及點云補全領(lǐng)域，并且更具體地涉及一種衡量缺失點云覆蓋度的點云補全測評方法。

背景技術(shù)

使用現(xiàn)有點云采集裝置或深度感知獲取的點云數(shù)據(jù)，由于可能存在掃描區(qū)域有限、角度不完全、物理環(huán)境光線影響、激光掃描儀本身的局限性、或者物體的集合結(jié)構(gòu)過于復雜多變等情況，都不可避免的致使掃描結(jié)果中存在缺失區(qū)域。而后續(xù)的一些點云處理任務(wù)需要一個完整的點云，這時如何將缺失點云補全成完整點云就是一個值得研究的問題。點云補全就是完成這樣的任務(wù)，即根據(jù)缺失點云推測出其最有可能的完整形狀。點云補全已經(jīng)成為一個熱門的研究領(lǐng)域，很多點云補全的方法都被提出，而怎樣提出一個客觀指標或者公式來更好的衡量點云補全方法的效果也成為一個關(guān)鍵問題。現(xiàn)有衡量點云補全的方法都是使用衡量兩個完整點云之間的方法，沒有為點云補全任務(wù)的特點來重新設(shè)計評價指標。現(xiàn)有的評價指標通過衡量兩個點云之間的點對點歐式距離作為點云補全的評價指標，這種衡量方法不具有缺失程度不變性，即缺失相同的比例，但缺失部位不同，指標的計算結(jié)果也會隨之變化，這不符合缺失完整度的量化表現(xiàn)，同時，由于這種指標會受局外點的影響，因此會出現(xiàn)缺失率越大，而指標不會出現(xiàn)單調(diào)表現(xiàn)。這也不利于衡量缺失點云的完整程度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的方法與現(xiàn)有衡量點云補全的測評方法相比，在如下兩個方面具有較大優(yōu)勢：一是具有更好的點云缺失部位魯棒性。二是具有更強的缺失率線性相關(guān)程度。下面分別解釋點云缺失部位魯棒性和缺失率線性相關(guān)程度這兩個概念。

1、點云缺失部位魯棒性：給定一個完整點云X，一種產(chǎn)生缺失點云的遮罩函數(shù)mask：X′＝mask(X,α,p)。此遮罩函數(shù)用于根據(jù)給定的缺失率α和缺失位置中心p∈R³產(chǎn)生不完整點云X′。現(xiàn)有一個衡量點云缺失率的函數(shù)f(X,X′)＝f(X,mask(X,α,p))。如果f的函數(shù)值不會隨著p的位置變化而變化，則函數(shù)f具有缺失位置魯棒性。

2、缺失率線性相關(guān)程度：給定一個衡量點云缺失率的函數(shù)f，其與缺失率之間的線性相關(guān)程度可以用線性相關(guān)系數(shù)來衡量，例如，著名的皮爾森相關(guān)系數(shù)(PLCC)和斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)(SROCC)。

現(xiàn)有的方法通常使用倒角距離(Chamfer Distance，簡稱CD)來衡量缺失點云相對于完整的點的完整程度，CD的公式如下：

CD通過計算兩個點云之間點對點的歐氏距離的差來計算兩個點云之間的差異程度，但是其無法衡量缺失點云相對于完整點云之間的缺失程度，并且其缺失部位魯棒性和缺失率線性相關(guān)程度較差。

從圖2a至圖2d可以看出，在缺失率相同的情況下，CD距離的變化幅度較大，即說明其缺失部位魯棒性差。

從圖3a至圖3d可以看出，在隨著缺失率越來越大的時候，CD距離并不會隨著缺失率的增大而具有單調(diào)變化趨勢，即說明其缺失率線性相關(guān)程度較差。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來達到目的：

與CD距離不同，本發(fā)明旨在衡量點云缺失程度，本發(fā)明不通過點與點之間的歐式距離的差異來衡量點云的缺失程度。本發(fā)明通過衡量一個點云相對于另一個點云的覆蓋程度大小來衡量點云的缺失程度。