[發(fā)明專利]一種基于稠密骨架點的柔性形狀區(qū)域匹配方法、系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111382103.5
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114066952A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方賢勇;胡凌志;汪粼波
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽大學
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34144
• 代理人: 潘飛

1.一種基于稠密骨架點的柔性形狀區(qū)域匹配方法，其用于對兩個點云中位置對應(yīng)的形狀區(qū)域進行匹配；其特征在于，所述柔性形狀區(qū)域匹配方法包括如下步驟：

S1：獲取兩個需要進行區(qū)域匹配的原始點云數(shù)據(jù)，對兩個原始點云數(shù)據(jù)分別進行等量下采樣得到包含相同點數(shù)量的源點云S和目標點云T；并分別基于所述源點云S和目標點云T的質(zhì)心建立局部坐標系；

S2：對所述源點云S和目標點云T進行曲率骨架提取得到二者的初始骨架點云，對兩個初始骨架點云分別進行等量下采樣得到包含相同點數(shù)量的源骨架點云SK₁和目標骨架點云SK₂；并根據(jù)點的歐氏距離，在源點云S和源骨架點云SK₁的各點之間建立第一對應(yīng)關(guān)系，在目標點云T和目標骨架點云SK₂的各點之間建立第二對應(yīng)關(guān)系；

S3：對源骨架點云SK₁進行關(guān)鍵點提取，得到關(guān)鍵點集Node；以關(guān)鍵點集Node中的每個關(guān)鍵點作為一個區(qū)域的標記，對源骨架點云SK₁進行區(qū)域劃分；進而得到源骨架點云SK₁中每個骨架點所屬的區(qū)域索引信息I；

S4：使用圖匹配算法，對所述關(guān)鍵點集Node和目標骨架點云SK₂中的點進行匹配，得到二者之間的第三對應(yīng)關(guān)系；

S5：根據(jù)所述第三對應(yīng)關(guān)系，將所述源骨架點云SK₁中每個骨架點所屬的區(qū)域索引信息I映射到所述目標骨架點云SK₂中的對應(yīng)點上；使得SK₁和SK₂具有相同的骨架區(qū)域劃分；進而將目標點云T中的每個點根據(jù)其與目標骨架點云SK₂間第二對應(yīng)關(guān)系劃分到各自所屬的區(qū)域中，完成最終的區(qū)域?qū)?yīng)。

2.如權(quán)利要求1所述的基于稠密骨架點的柔性形狀區(qū)域匹配方法，其特征在于，步驟S1或S2中，等量下采樣操作的處理方法如下：在兩個原始點云中，先對其中一個原始點云進行均勻下采樣操作，得到均勻分布的第一點云；然后統(tǒng)計第一點云中點的數(shù)量，以該數(shù)量為約束條件，對另一個原始點云進行相同的下采樣操作，得到均勻分布的第二點云；則得到具有相同點數(shù)且分布均勻的第一點云和第二點云。

3.如權(quán)利要求1所述的基于稠密骨架點的柔性形狀區(qū)域匹配方法，其特征在于，步驟S1中，局部坐標系的建立方法如下：

(1)針對源點云S或目標點云T計算質(zhì)心位置，確定質(zhì)心點p；

(2)以質(zhì)心點p為球心，確定一個半徑為r的球形區(qū)域，定義所述球形區(qū)域內(nèi)除質(zhì)心點p以外的所有點為質(zhì)心點p的鄰域點q_i，并構(gòu)成一個局部曲面Q＝{q₁，q₂，...，q_k}，i＝k；其中，q_k表示第k個鄰域點，k表示質(zhì)心點p的鄰域點數(shù)量；

(3)選取局部曲面Q的一個子集來計算局部坐標系的Z軸，并將質(zhì)心點p相對于Z軸的切平面記為L；

(4)將所有鄰域點投影在平面L上，并為每一個鄰域點q_i計算一個投影向量，將計算出的所有向量融合為一個向量作為局部坐標系的X軸；

(5)根據(jù)確定的X軸和Z軸的交叉乘積求得Y軸，進而建立所需的局部坐標系；

其中，在所述局部坐標系中，所述源點云S和目標點云T中的對應(yīng)區(qū)域分別位于坐標軸的相同方向上。