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专利号: 2020115809014
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.点云匹配中一种基于特征直方图的点云特征提取方法,其特征在于,在点云匹配中,先进行特征点的提取,再对特征点进行描述,最后通过描述子进行匹配,具体按照以下步骤实施:步骤1、定义投影面W,计算任意特征点Dpi邻域内的点集到投影面的深度di,所述投影面W为过特征点Dpi且与其法向量ni垂直的平面;

步骤2、对特征点Dpi邻域进行分层,对步骤1所得的深度di进行梯度化;

步骤3、对每层的特征点Dpi的邻域,计算所述特征点Dpi相对于邻域的倾斜度αk;所述步骤3具体按照以下步骤实施:步骤3.1、将特征点Dpi的领域点集沿着ni方向平均划分为N2a层;

步骤3.2、对领域内点集的深度di进行梯度化,邻域内点Dpik的局部关系由αk、di表示,用公式(6)计算出特征点Dpi相对于以R为半径的Dpi的领域点集的倾斜度αk;

其中,DpikB=|di|, O1A可由相交弦定理计

算得 a为上半球的划分层数,R为邻域半径;

步骤4、将步骤3所得的倾斜度αk映射到1D直方图中,最后所有直方图进行归一化,形成一个直方图。

2.根据权利要求1所述的点云匹配中一种基于特征直方图的点云特征提取方法,其特征在于,所述步骤1具体按照以下步骤实施:步骤1.1、对场景点云P中的任意点pi(x,y,z),在所述任意点pi(x,y,z)半径R领域内的点分别为pi1pi2pi3...pik;

步骤1.2、利用公式(1)对步骤1.1所得的任意点pi(x,y,z)半径R领域内的点集,求协方差矩阵COV,再根据特征值分解EVD,得到特征值与特征向量,取最小特征值对应的特征向量为e1,求得法向量ni;

步骤1.3、由点云的网格模型可以得到以pi(x,y,z)为顶点的三角面,设三角面的数量为L,则L个三角面的法向量mim2...mL与pi的法向量ni的夹角θ为:步骤1.4、给定一个阈值ε,判断θ是否大于ε,θ大于ε时,pi(x,y,z)为特征点,反之不是。

3.根据权利要求2所述的点云匹配中一种基于特征直方图的点云特征提取方法,其特征在于,所述步骤1.2的任意点pi(x,y,z)半径R领域内点集的质心利用公式(4)求得:。

4.根据权利要求2所述的点云匹配中一种基于特征直方图的点云特征提取方法,其特征在于,所述步骤1.3的三角面的数量L<3时,视所述L个三角面的顶点pi为边缘点,则去除掉所述顶点pi。

5.根据权利要求2所述的点云匹配中一种基于特征直方图的点云特征提取方法,其特征在于,所述步骤1.3的L个三角面的法向量mim2...mL与pi的法向量ni的夹角θ越大,则表示局部的领域内起伏越大;θ越小,则所述局部的领域越平坦。

6.根据权利要求2所述的点云匹配中一种基于特征直方图的点云特征提取方法,其特征在于,所述步骤2具体按照以下步骤实施:步骤2.1、对源点云和目标点云,进行特征点判断,得到源点云的特征点集Dp和目标点云的特征点集Dq;

步骤2.2、对步骤2.1所得的源点云的特征点集中的任意一特征点Dpi,所述以R为半径的Dpi的领域点集为{Dpi1,Dpi2...Dpik},步骤1定义过特征点Dpi且与其法向量ni垂直的平面为平面W,用公式(5)计算所述以R为半径的Dpi的领域内点集的点与其法向量ni垂直的投影面W的深度:

7.根据权利要求6所述的点云匹配中一种基于特征直方图的点云特征提取方法,其特征在于,所述步骤4具体按照以下步骤实施:步骤4.1、对每层的特征点Dpi,分别计算所述特征点Dpi的倾斜度αk并将所述倾斜度αk映射到一维直方图中,所述一维直方图以角度为横坐标,点数为纵坐标;

步骤4.2、将所有1D直方图放在一起形成一个直方图,然后通过除以Dp为中心的相邻点的总数进行归一化;假设Dp为中心球划分为N2a层,将每个一维直方图离散化为Nr区间,则合并后的直方图大小为N2a×Nr;

步骤4.3、利用得到的特征描述,根据最近邻距离比法,进一步进行初始匹配。