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专利号: 2023100435464
申请人: 武汉天宝耐特科技有限公司
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:2024-03-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于显著锚点几何嵌入的点云配准方法,其特征在于,包括:获取相同场景下不同视角的两个点云;将两个点云数据输入到训练好的点云配准模型中,得到点云配准结果;

对点云配准模型进行训练的过程包括:

S1、获取训练数据集,该数据集中每个数据包括相同场景下不同视角的两个点云;

S2、将训练集中的两个不同视角的点云进行核点卷积,得到两个点云的超点特征;

S3、将超点特征输入到锚点模块中进行锚点对应查找,得到锚点对应点;将查找到的锚点对应点输入到特征模块中进行特征提取;采用迭代法对锚点对应点和提取的锚点对应点特征进行优化,得到最优特征;

特征模块对输入的锚点对应点进行特征提取包括:特征模块包括自注意模块和几何交流模块;选取一定量的对应关系建立点云之间的联系,将对应关系输入特征模块;采用自注意模块加强点云内部交互,引入结构嵌入分支使得自注意模块具备拓扑结构编码功能;采用几何交流模块加强两个点云之间的交互,最后输出增强的特征;特征模块中自注意模块的计算注意力分数的公式为:其中, 表示利用可学习矩阵Wq将超点特征映射得来, 表示P点云中的点, 表示利用可学习矩阵Wk将超点特征映射得来, 表示几何结构编码, 表示一对对应点中P点云的点,T表示矩阵的转置,表示K的维度的平方根;

特征模块中几何交流模块的权重计算公式为:

其中, 表示利用可学习矩阵Wq将P点云超点特征映射得来, 表示源点云, 表示P点云的几何结构编码, 表示利用可学习矩阵Wq将Q点云超点特征映射得来, 表示Q点云的超点, 表示Q点云的几何结构嵌入特征;

S4、根据最优特征计算超点的匹配,通过超点匹配在对应区域中查找匹配的全局对应点;

S5、计算各个区域的变换,根据全局对应点选择最优变换;

S6、对最优点云进行转换估计,得到估计结果;

S7、根据估计结果计算模型的损失函数,当损失函数收敛时完成模型的训练。

2.根据权利要求1所述的一种基于显著锚点几何嵌入的点云配准方法,其特征在于,对两个不同视角的点云进行核点卷积计算的公式包括:Nx={xi∈P|‖xi‑x‖≤r}

其中,xi为P点云中的点,fi为第i个点云对应的特征,F表示点的特征,g(.)表示核函数,Nx表示在xi的r半径内选取临近点x。

3.根据权利要求1所述的一种基于显著锚点几何嵌入的点云配准方法,其特征在于,采用锚点模块和特征模块对输入特征进行处理的过程包括:将核点卷积得到的超点特征输入锚点模块,采用NMS方法选择多个高质信度匹配作为锚点对应,具体步骤包括:步骤1、从所有的对应关系中选出候选对应关系;

步骤2、计算所有候选对应关系的分数;

步骤3、根据分数的大小对候选对应关系进行排序,并选出最高分数所对应的候选对应关系;

步骤4、设置阈值,计算最高分数所对应的候选对应关系与其它对应关系的距离,并将计算出的距离与设置的阈值进行对比,删除小于阈值的对应关系,重复步骤4,直到候选对应关系筛选完成;

步骤5、将对应关系输入特征模块,引入结构嵌入分支,融入自身全局上下文信息同时嵌入点对距离。

4.根据权利要求1所述的一种基于显著锚点几何嵌入的点云配准方法,其特征在于,将最优超点点云与目标点云进行匹配的过程包括:利用解码器模块解码超点特征;将解码器的最后一层输出的分辨率恢复到各自点云的原始分辨率,同时获得源点云和目标点云的点的特征;对于每个点将按照最近匹配的方式将其分配给超点完成区域的划分;根据区域匹配结果在相应区域中利用Sinkhorn算法完成点匹配,获得该区域匹配的点匹配集。

5.根据权利要求1所述的一种基于显著锚点几何嵌入的点云配准方法,其特征在于,对最优点云进行转换估计的公式为:其中,R表示旋转矩阵,t表示平移矩阵, 表示点云P中的点, 表示点云Q中与 对应的点,c表示对应点集, 表示 的对应点 与预测的对应点之间的距离平方。

6.根据权利要求1所述的一种基于显著锚点几何嵌入的点云配准方法,其特征在于,模型的损失函数为:其中, 模型损失函数, 表示P点云中的重叠感知循环损失,P表示P点云,A表示P中的补丁形成的锚补丁集合, 表示A集合的锚补丁, 表示点云中的正补丁集合, 表示P和Q中锚补丁的重叠率, 表示每个采样的正负权重, 和 表示P、Q对应点的特征空间的距离,Δp和Δn均表示边距超参数, 表示Q点云中的负补丁, 表示点云中的负补丁集合。