[發明專利]區域中心簽名點云局部特征描述子的構建及配準方法

在審

• 申請號: 202210766546.2
• 申請日: 2022-07-01
• 公開（公告）號: CN115018993A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 唐文斌;呂英豪;鄭林青;陳永當;金守峰
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06V10/44
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王奇

1.區域中心簽名點云局部特征描述子的構建方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟1：給定點云數據的任意一個查詢點，以該查詢點為中心、特征向量為坐標軸建立局部坐標系；

步驟2：根據上述查詢點局部鄰域形成的局部支撐面，構建一個球形包圍盒，按照徑向、方位角、仰角方向將球形包圍盒劃分為若干區域；

步驟3：提取步驟2所述的每一個區域的局部信息并有序串接，組成區域中心簽名描述子。

2.根據權利要求1所述的區域中心簽名點云局部特征描述子的構建方法，其特征在于，所述步驟1具體按照以下步驟實施：

步驟1.1:給定查詢點，以點P為中心，r為半徑，搜索查詢點P的最近鄰域，記為{P₁,P₂...P_i...P_n}，作為局部支撐面S^p；

步驟1.2:計算查詢點P和鄰域點P_i組成的協方差矩陣，根據鄰域點P_i到查詢點P的歐氏距離d_i給協方差矩陣賦予權重w，組成加權協方差矩陣M，如式(1)、式(2)和式(3)所示：

d_i＝||p_i-p|| (3)

式(1)、(2)、(3)中，d_i表示鄰域點P_i到查詢點P的歐氏距離；w表示權重；

步驟1.3：對加權協方差矩陣M特征值分解并按從大到小的順序排序，得到{λ₁＞λ₂＞λ₃}，將λ₁對應的特征向量V₁定義為X軸，將λ₃對應的特征向量V₃定義為Z軸；

步驟1.4對X軸和Z軸消除歧義，如式(4)、式(5)和式(6)所示：

式(4)、(5)、(6)中，代表局部支撐面中鄰域點在X軸正方向的點數，代表鄰域點在X軸負方向的點數；

通過式(4)、(5)、(6)對Z軸消除歧義；

步驟1.5:由Z軸叉乘X軸得到Y軸，然后建立局部坐標系。

3.根據權利要求1所述的區域中心簽名點云局部特征描述子的構建方法，其特征在于，所述步驟2具體按照以下步驟實施：

步驟2.1:基于查詢點P局部鄰域形成的局部支撐面S^p和局部坐標系LRF構建球形包圍盒；

步驟2.2:將球形包圍盒沿徑向方向均勻劃分為k個主區域，即k個嵌套球體，對于每個主區域，步驟1建立的局部坐標系將其劃分為8個象限；

步驟2.3：對于第1主區域的8個象限均沿方位角、仰角劃分為4個子區域，方位角和仰角均為π/4，則第1主區域劃分為32個子區域；第2主區域8個象限均沿方位角、仰角為π/6、π/3方向劃分為9個子區域，則第2主區域劃分為72個子區域；對于第l主區域的8個象限均沿方位角、仰角為θ的方向劃分為(l+1)²個子區域，θ定義如式(7)所示：

式(7)中，{0＜l＜k}，l代表主區域次序，且為正整數，則當前主區域劃分為8·(l+1)²個子區域；

步驟2.4：將k個主區域均按步驟2.3劃分，球形包圍盒劃分的子區域數量可表示為式(8)：

式(8)中，l表示主區域次序，l為正整數，k表示主區域數量。