[發明專利]一種點云補全方法、系統及應用

有效

• 申請號: 202110294698.2
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113052955B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 宋銳;夏亞奇;李嬌嬌;曹鍇郎;張宇航;王養利;李云松
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T3/40
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 何畏

1.一種點云補全方法，其特征在于，所述點云補全方法包括：先構建輸入點云先驗信息提取單元；再構建中間點云先驗信息提取單元；再構建點云精化單元；接著判斷輸出點云點數是否滿足要求，不滿足則再次構建點云精化單元直至滿足要求；再生成訓練集來訓練點云補全模型；最后利用訓練完成的模型對殘缺點云進行補全；

所述構建點云補全模型，包括：將輸入點云先驗信息提取單元、任意點云補全網絡、中間點云先驗信息提取單元、級聯精化單元依次連接組成點云補全模型；其中任意點云補全網絡為具有“編碼器－解碼器”結構的任意點云補全網絡。

2.如權利要求1所述的點云補全方法，其特征在于，所述點云補全方法包括以下步驟：

步驟一，構建輸入點云先驗信息提取單元；

步驟二，構建中間點云先驗信息提取單元；

步驟三，構建點云精化單元；

步驟四，判斷輸出點云點數是否滿足要求；

步驟五，構建點云補全模型；

步驟六，生成訓練集，并訓練點云補全模型；

步驟七，利用訓練完成的模型對殘缺點云進行補全。

3.如權利要求2所述的點云補全方法，其特征在于，步驟一中，所述構建輸入點云先驗信息提取單元，包括：分別搭建針對輸入點云的一個鏡像變換操作和一個FPS采樣操作網絡，獲得處理后的點云P₁；其中，所述鏡像變換操作為將點云在其三維空間中相對于x＝0平面進行對稱；所述FPS采樣法為最遠點采樣法，采樣點數為128個點。

4.如權利要求2所述的點云補全方法，其特征在于，步驟二中，所述構建中間點云先驗信息提取單元，包括：對于任意點云補全網絡的輸出點云，搭建一個FPS采樣操作網絡，獲得處理后的點云P₂；其中，所述FPS采樣點數為256個點。

5.如權利要求2所述的點云補全方法，其特征在于，步驟三中，所述構建點云精化單元，包括：

(1)對于輸入精化單元的點云P，將P進行復制兩倍得到P′；搭建一個二維網格生成器網絡生成的二維網格G，對二維網格G進行復制，復制的倍數為P′中點的個數，并將復制后的每一份都分別附加在一個點的后面；

(2)將提取到的點云全局特征f也復制相同的倍數，并將復制后的每一份都分別附加在一個點的后面，最后得到點特征F；搭建一組權值感知機，將點特征通過感知機得到點特征F′；將P′與F′對應相加得到輸出點云P″；其中假設輸入至點云精化單元的點云P中有N個點，則P∈R^N×3，精化單元能完成對輸入點云兩倍的上采樣；

(3)輸出點云中有N′個點，則N′＝2N，那么復制后的點云和輸出點云均有P′，P″∈R^N′×3；通過在[-0.2,0.2]區間中均勻生成二維網格G，即G∈R^1×2，并將G復制N′倍附加在P′中每個點之后；提取的點云全局特征f為1024維，即f∈R^1×1024，并將f復制N′倍附加在P′中每個點之后，得到點特征F，此時F∈R^N′×1029；

(4)將點特征通過三層維度分別為512、512、3的權值感知機，得到經過感知機降維后的點特征F′，其中F′∈R^N′×3；再將經過權值感知機處理后的點特征F′與經過復制后得到的輸入點云進行相加便可得到經過一次精化后的輸出點云P″，公式為：

P″＝P′+F′；

若將整個精化單元看成一個對復制點云的一個自動處理函數f(·)，則整個精化單元的公式為：

P″＝P′+f(P′)；

其中，P″∈R^N′×3，整個精化單元視為對復制后的點云P′的坐標偏移的預測。