[發(fā)明專(zhuān)利]一種利用平面形狀和拓?fù)鋱D投票的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210012942.6
• 申請(qǐng)日: 2022-01-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114463396A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝洪;閆利;韋朋成;陳長(zhǎng)軍;李瑤;戴集成
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/33
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/33;G06T19/20
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

1.一種利用平面形狀和拓?fù)鋱D投票的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，采用體素化點(diǎn)云平面分割算法將點(diǎn)云粗分割為平面基元，并使用RANSAC平面擬合方法計(jì)算準(zhǔn)確的平面參數(shù)；

步驟2，選取平面形狀作為平面匹配的特征，并設(shè)計(jì)平面形狀描述符進(jìn)行同名平面匹配；

步驟3，根據(jù)已匹配的同名平面位置和法向量夾角關(guān)系構(gòu)建拓?fù)鋱D，并基于同名平面邊投票策略，將錯(cuò)誤匹配的平面剔除；

步驟4，選擇最優(yōu)幾組同名平面計(jì)算兩站點(diǎn)云的變換矩陣完成點(diǎn)云的配準(zhǔn)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種利用平面形狀和拓?fù)鋱D投票的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法，其特征在于：步驟1中，首先構(gòu)建二進(jìn)制編碼八叉樹(shù)完成點(diǎn)云的體素化，然后計(jì)算每個(gè)體素的特征，在此基礎(chǔ)上，采用區(qū)域生長(zhǎng)策略對(duì)平面進(jìn)行分割：選取具有顯著平面特征的體素作為種子，然后將與種子具有相似平面特征的相鄰體素合并到一個(gè)聚類(lèi)中，并對(duì)未分割的體素進(jìn)行細(xì)化，以提高分割結(jié)果；最后，使用RANSAC平面擬合方法獲取準(zhǔn)確的平面參數(shù)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種利用平面形狀和拓?fù)鋱D投票的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法，其特征在于：步驟2的具體實(shí)現(xiàn)包括如下子步驟；

步驟2.1，計(jì)算顧及立面孔洞的內(nèi)角度HIA形狀上下文；

步驟2.2，計(jì)算三角形質(zhì)心距離TCD形狀上下文；

步驟2.3，結(jié)合內(nèi)角度和三角形質(zhì)心距離，計(jì)算HIA-TCD形狀描述符；

步驟2.4，基于HIA-TCD形狀描述符計(jì)算兩個(gè)平面輪廓形狀相似度；

步驟2.5，基于平面形狀相似度進(jìn)行同名平面匹配。

4.如權(quán)利要求3所述的一種利用平面形狀和拓?fù)鋱D投票的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法，其特征在于：步驟2.1的具體實(shí)現(xiàn)方式如下；

對(duì)于給定的平面形狀O，首先將分割后的平面旋轉(zhuǎn)到xoy平面并提取輪廓，包括外輪廓和孔洞輪廓，對(duì)輪廓的點(diǎn)個(gè)數(shù)進(jìn)行均勻采樣，獲取的外輪廓采樣點(diǎn)集P＝{p₁,p₂,...,p_n}，任意取兩個(gè)點(diǎn)p_i,p_j，該兩點(diǎn)之間顧及孔洞的內(nèi)角度HIA定義為：輪廓點(diǎn)p_i的輪廓切線和p_i到p_j最短路徑Ψ(p_i,p_j,O)方向之間的夾角Ang(p_i,p_j)，最短路徑Ψ(p_i,p_j,O)的限定條件為①在平面輪廓的內(nèi)部②不能穿過(guò)平面上的孔洞，可通過(guò)SPFA最短路徑查詢(xún)算法獲取每個(gè)點(diǎn)到其他各點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的路線；其中提取輪廓的方式為：使用分治Delaunay算法設(shè)置邊約束構(gòu)建三角網(wǎng)，根據(jù)輪廓邊只連接一個(gè)三角形的特性按順序分別找出外輪廓和孔洞輪廓。