[發明專利]一種三維點云相似配準方法

在審

• 申請號: 202110316249.3
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113192111A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 汪霖;郭佳琛;劉成;段博越;張萬緒;周延;姜博;李艷艷;陳曉璇
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06T7/60;G06K9/62
• 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

1.一種三維點云相似配準方法，其特征在于，包括：

S1：獲得形狀點云和模型點云，建立相似配準優化模型并對參數進行初始化；

S2：利用所述相似配準優化模型獲得尺寸因子初值、剛體變換中旋轉矩陣的初值和平移向量的初值；

S3：利用所述尺寸因子獲取多個取值，并利用每個取值進行剛體配準求解和迭代，獲得每個取值對應的最優旋轉矩陣和平移向量；

S4：根據每個取值對應的最優旋轉矩陣和平移向量，進行尺度因子精細化迭代，獲取最優尺度因子及最終的旋轉矩陣和平移向量。

2.根據權利要求1所述的三維點云相似配準方法，其特征在于，所述S1包括：

S11：獲取形狀點云和模型點云其中，N_p為所述形狀點云中的點數，N_m為所述模型點云的點數；

S12：根據所述形狀點云和所述模型點云，建立基于偽Huber損失函數的三維點云相似配準優化模型：

s.t.R^TR＝I₃，det(R)＝1

其中，s為尺度因子，R為旋轉矩陣，t為平移向量，p_i為所述形狀點云中第i個點的三維坐標，m_c(i)為形狀點云中第i個點p_i在模型點云中的最優對應點，b為外點閾值，I₃表示3階的單位矩陣；

S13：設定剛體配準最大迭代次數k_max、尺度因子精細化最大迭代次數n_max、剛體變換后點云間均方誤差最小值ε_min，以及相似變換均方誤差最小值εs_min，并且令剛體配準迭代次數初始值k＝1，尺度因子精細化迭代次數初始值n＝1。

3.根據權利要求2所述的三維點云相似配準方法，其特征在于，所述S2包括：

S21：對所述模型點云M進行相似變換，獲得相似變換后的形狀點云P：

其中，s為尺度因子，R為旋轉矩陣，t為平移向量；

S22：利用模型點云M及其相似變換后的形狀點云P計算獲得尺寸因子的初值：

其中，p_g和m_g分別為形狀點云P和模型點云M的重心，p_w和m_w分別為形狀點云P和模型點云M的質心；

S23：利用主成分分析法計算獲得所述旋轉矩陣R的初值R₀以及所述平移向量t的初值t₀。

4.根據權利要求3所述的三維點云相似配準方法，其特征在于，所述S3包括：

S31：利用表達式令n＝1，根據所述尺寸因子初值s₀獲得多個取值

S32：對于所述多個取值進行所述形狀點云P和所述模型點云M的剛性變換求解，獲得每個取值對應的最優旋轉矩陣和最優平移向量。