[發(fā)明專利]一種基于顯著錨點(diǎn)幾何嵌入的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310043546.4
• 申請日: 2023-01-29
• 公開（公告）號: CN116228825A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐宗懿;高瑞;高鑫雨;高新波
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06V10/44;G06V10/75;G06F18/22
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務(wù)所 50215
• 代理人: 盧勝斌

1.一種基于顯著錨點(diǎn)幾何嵌入的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法，其特征在于，包括：獲取獲取相同場景下不同視角的兩個點(diǎn)云；將兩個點(diǎn)云數(shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練好的點(diǎn)云配準(zhǔn)模型中，得到點(diǎn)云配準(zhǔn)結(jié)果；

對點(diǎn)云配準(zhǔn)模型進(jìn)行訓(xùn)練的過程包括：

S1、獲取訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集中每個數(shù)據(jù)包括相同場景下不同視角的兩個點(diǎn)云；

S2、將訓(xùn)練集中的兩個不同視角的點(diǎn)云進(jìn)行核點(diǎn)卷積，得到兩個點(diǎn)云的超點(diǎn)特征；

S3、將超點(diǎn)特征輸入到錨點(diǎn)模塊中進(jìn)行錨點(diǎn)對應(yīng)查找，得到錨點(diǎn)對應(yīng)點(diǎn)；將查找到的錨點(diǎn)對應(yīng)點(diǎn)輸入到特征模塊中進(jìn)行特征提取；采用迭代法對錨點(diǎn)對應(yīng)點(diǎn)和提取的錨點(diǎn)對應(yīng)點(diǎn)特征進(jìn)行優(yōu)化，得到最優(yōu)特征；

S4、根據(jù)最優(yōu)特征計算超點(diǎn)的匹配，通過超點(diǎn)匹配在對應(yīng)區(qū)域中查找匹配的全局對應(yīng)點(diǎn)；

S5、計算各個區(qū)域的變換，根據(jù)全局對應(yīng)點(diǎn)選擇最優(yōu)變換；

S6、對最優(yōu)點(diǎn)云進(jìn)行轉(zhuǎn)換估計，得到估計結(jié)果；

S7、根據(jù)估計結(jié)果計算模型的損失函數(shù)，當(dāng)損失函數(shù)收斂時完成模型的訓(xùn)練。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于顯著錨點(diǎn)幾何嵌入的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法，其特征在于，對兩個不同視角的點(diǎn)云進(jìn)行核點(diǎn)卷積計算的公式包括：

N_x＝{x_i∈P|‖x_i-x‖≤r}

其中，x_i為P點(diǎn)云中的點(diǎn)，f_i為第i個點(diǎn)云對應(yīng)的特征，F(xiàn)表示點(diǎn)的特征，g(.)表示核函數(shù)，N_x表示在x_i的r半徑內(nèi)選取臨近點(diǎn)x。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于顯著錨點(diǎn)幾何嵌入的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法，其特征在于，采用錨點(diǎn)模塊和特征模塊對輸入特征進(jìn)行處理的過程包括：將核點(diǎn)卷積得到的超點(diǎn)特征輸入錨點(diǎn)模塊，采用NMS方法選擇多個高質(zhì)信度匹配作為錨點(diǎn)對應(yīng)，具體步驟包括：

步驟1、從所有的對應(yīng)關(guān)系中選出候選對應(yīng)關(guān)系；

步驟2、計算所有候選對應(yīng)關(guān)系的分?jǐn)?shù)；

步驟3、根據(jù)分?jǐn)?shù)的大小對候選對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行排序，并選出最高分?jǐn)?shù)所對應(yīng)的候選對應(yīng)關(guān)系；

步驟4、設(shè)置閾值，計算最高分?jǐn)?shù)所對應(yīng)的候選對應(yīng)關(guān)系與其它對應(yīng)關(guān)系的距離，并將計算出的距離與設(shè)置的閾值進(jìn)行對比，刪除小于閾值的對應(yīng)關(guān)系，重復(fù)步驟4，直到候選對應(yīng)關(guān)系篩選完成；

步驟5、將對應(yīng)關(guān)系輸入特征模塊，引入結(jié)構(gòu)嵌入分支，融入自身全局上下文信息同時嵌入點(diǎn)對距離，充分交流兩點(diǎn)云的結(jié)構(gòu)信息、增強(qiáng)特征的差異性，得到更好的特征。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于顯著錨點(diǎn)幾何嵌入的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法，其特征在于，特征模塊對輸入的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行處理的過程包括：特征模塊包括自注意模塊和幾何交流模塊；選取一定量的對應(yīng)關(guān)系建立點(diǎn)云之間的聯(lián)系，將對應(yīng)關(guān)系輸入特征模塊；采用自注意模塊加強(qiáng)點(diǎn)云內(nèi)部地交互，引入結(jié)構(gòu)嵌入分支能夠使得自注意模塊具備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)編碼功能；采用幾何交流模塊加強(qiáng)兩個點(diǎn)云之間的交互，最后輸出增強(qiáng)的特征。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于顯著錨點(diǎn)幾何嵌入的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法，其特征在于，特征模塊中自注意模塊的計算注意力分?jǐn)?shù)的公式為：

其中，表示利用可學(xué)習(xí)矩陣W_q將超點(diǎn)特征映射得來，表示P點(diǎn)云中的點(diǎn)，表示利用可學(xué)習(xí)矩陣W_k將超點(diǎn)特征映射得來，表示幾何結(jié)構(gòu)編碼，表示一對對應(yīng)點(diǎn)中P點(diǎn)云的點(diǎn)，T表示矩陣的轉(zhuǎn)置，表示K的維度的平方根。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于顯著錨點(diǎn)幾何嵌入的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法，其特征在于，特征模塊中幾何交流模塊的權(quán)重計算公式為：

其中，表示利用可學(xué)習(xí)矩陣W_q將P點(diǎn)云超點(diǎn)特征映射得來，表示源點(diǎn)云，表示P點(diǎn)云的幾何結(jié)構(gòu)編碼，表示利用可學(xué)習(xí)矩陣W_q將Q點(diǎn)云超點(diǎn)特征映射得來，表示Q點(diǎn)云的超點(diǎn)，表示Q點(diǎn)云的幾何結(jié)構(gòu)嵌入特征。