三维点云匹配方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的三维点云匹配方法和装置，首先构建针对目标物的三维坐标系，将两个待匹配三维点云分别进行去中心化处理，获得每一个待匹配三维点云对应的去中心化点云；再对每一个去中心化点云所在的坐标系进行转换，得到每一个去中心化点云对应的转换点云，其中，转换点云的坐标轴与三维坐标系的对应坐标轴相平行。从每一个转换点云中选取能够形成一个平面的至少三个角点，根据选取的各个所述角点，计算尺度因子，根据尺度因子，对转换点云中的重建点云的大小进行调节，得到调节点云；最后通过迭代最近点算法对调节点云和标准点云进行匹配，以完成三维点云的匹配过程。本发明专利技术能够减小重建点云和标准点云的匹配误差。

【技术实现步骤摘要】
三维点云匹配方法和装置
本专利技术涉及计算机
，尤其涉及三维点云匹配方法和装置。
技术介绍
近些年，三维重建成为计算机视觉、计算机图形学领域非常重要的研究内容。三维重建是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型，是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础，也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。而三维重建中的重建点云是针对序列图像进行三维重建后求解出的三维点所组成的尺度不确定的点云，标准点云是激光扫射出的点云，其尺度是真实卫星的尺度。目前，在三维重建之后，重建点云和标准点云之间往往需要通过迭代最近点(IterativeClosestPoint，ICP)算法匹配的方法评估三维重建结果的准确度。在进行ICP匹配之前，通常采用人工方式选取用于调节重建点云尺寸的角点，再对重建点云的尺寸进行调节。但是，采用人工选点的方式存在着极大的不确定性，使得重建点云和标准点云的匹配误差较大。
技术实现思路
本专利技术提供了一种三维点云匹配方法和装置，能够减小重建点云和标准点云的匹配误差。第一方面，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.三维点云匹配方法，其特征在于，包括：/n构建针对目标物的三维坐标系；/n将两个待匹配三维点云分别进行去中心化处理，获得每一个待匹配三维点云对应的去中心化点云，其中，所述去中心化点云所在的坐标系的原点与所述三维坐标系的原点重合，所述两个待匹配三维点云用于描述目标物的三维形状；/n对每一个所述去中心化点云所在的坐标系进行转换，得到每一个所述去中心化点云对应的转换点云，其中，所述转换点云的坐标轴与所述三维坐标系的对应坐标轴相平行；/n从每一个所述转换点云中选取能够形成一个平面的至少三个角点；/n根据选取的各个所述角点，计算尺度因子；/n根据所述尺度因子，对所述转换点云中的重建点云的大小进行调节，...

【技术特征摘要】
1.三维点云匹配方法，其特征在于，包括：
构建针对目标物的三维坐标系；
将两个待匹配三维点云分别进行去中心化处理，获得每一个待匹配三维点云对应的去中心化点云，其中，所述去中心化点云所在的坐标系的原点与所述三维坐标系的原点重合，所述两个待匹配三维点云用于描述目标物的三维形状；
对每一个所述去中心化点云所在的坐标系进行转换，得到每一个所述去中心化点云对应的转换点云，其中，所述转换点云的坐标轴与所述三维坐标系的对应坐标轴相平行；
从每一个所述转换点云中选取能够形成一个平面的至少三个角点；
根据选取的各个所述角点，计算尺度因子；
根据所述尺度因子，对所述转换点云中的重建点云的大小进行调节，得到调节点云，其中，所述调节点云的大小与所述转换点云中的标准点云的大小之间的差值在预设的调节范围内，所述标准点云用于描述所述目标物的真实尺寸和三维形状的点云，所述重建点云用于描述所述目标物的三维形状和非真实尺寸的点云；
通过迭代最近点算法对所述调节点云和所述标准点云进行匹配。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将两个待匹配三维点云分别进行去中心化处理，包括：
针对每一个所述待匹配三维点云，根据下述第一公式进行去中心化处理；
第一公式：



其中，用于表征该待匹配三维点云的第i个去中心化处理之后的点坐标，pi用于表征该待匹配三维点云第i个去中心化处理之前的点坐标，m用于表征该待匹配三维点云所包括的点坐标的数量。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对每一个所述去中心化点云所在的坐标系进行转换，得到每一个所述去中心化点云对应的转换点云，包括：
针对每一个所述去中心化点云，均执行：
计算该去中心化点云的协方差矩阵；
将所述协方差矩阵进行对角化处理，生成对角矩阵；
将所述对角矩阵中的三个特征值对应的特征向量进行归一化处理，获得三个单位正交基；
将该去中心化点云所包括的每一个点坐标与由所述三个单位正交基分别对应的数值组成的矩阵相乘，获得该去中心化点云所包括的每一个点坐标对应的转换点坐标；
由各个所述转换点坐标组成转换点云。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述从每一个所述转换点云中选取能够形成一个平面的至少三个角点，包括：
针对每一个所述转换点云，均执行：
从该转换点云中确定至少三个第一点坐标，其中，所述第一点坐标的第一坐标轴的坐标值的绝对值，大于该转换点云中除第一点坐标之外的点坐标的任意一个坐标轴的坐标值的绝对值；
从所述至少三个第一点坐标中确定至少三个第二点坐标，其中，所述第二点坐标的第二坐标轴的坐标值的绝对值，大于所述至少三个第一点坐标的第二坐标轴的坐标值的绝对值；
从所述至少三个第二点坐标中确定至少三个第三点坐标，其中，所述第三点坐标的第三坐标轴的坐标值的绝对值，大于所述至少三个第二点坐标的第三坐标轴的坐标值的绝对值，且所述至少三个第三坐标点在第三坐标轴的坐标值同时为正数或同时为负数；
将确定的所述第三坐标点作为角点。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在所述根据所述尺度因子，对所述转换点云中的重建点云的大小进行调节，得到调节点云之后，在所述通过迭代最近点算法对所述调节点云和所述标准点云进行匹配之前，进一步包括：
S1：确定所述调节点云所在的坐标系的坐标轴的方向是否与所述标准点云所在的坐标系中对应的坐标轴的方向相同，如果是，步骤S2，否则，执行步骤S3；
S2：执行所述通过迭代最近点算法对所述调节点云和所述标准点...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静，刘忠领，窦越，张泽旭，苏宇，苏必达，范小礼，孙腾，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11