一种基于局部曲面变化信息的三维特征描述符的创建方法、系统和介质技术方案

本发明专利技术公开了一种基于局部曲面变化信息的三维特征描述符的创建方法、系统和介质，该方法用于实现对局部曲面几何和空间信息的联合编码，包括局部特描述符计算，将点云关键点邻域的几何和空间信息编码为一个高维向量；对应关系估计，根据特征描述符的相似程度找到不同点云上的匹配点对，使用一定的约束筛选条件滤除错误的匹配点。本发明专利技术通过建立点云局部曲面上的LRA，然后对点云局部曲面的空间和几何信息进行同时编码，空间信息是通过在LRA上沿径向划分局部空间来进行编码；几何信息是通过统计五个具有强鲁棒性的几何属性来完成编码，使得LSVSH特征描述符在各种评估指标上的表现出最佳的性能，同时在效率、描述性和鲁棒性方面取得了良好的平衡。面取得了良好的平衡。面取得了良好的平衡。

【技术实现步骤摘要】
一种基于局部曲面变化信息的三维特征描述符的创建方法、系统和介质


[0001]本专利技术涉及图像处理的点云编码
，特别是涉及一种基于局部曲面变化信息的三维特征描述符的创建方法、系统和介质。

技术介绍

[0002]近年来，随着三维计算机视觉设备与应用的发展，三维点云数据的处理技术受到越来越多学者的研究和关注。点云的局部特征描述作为三维计算机视觉中的关键技术之一，被广泛应用于物体配准、识别和重建等中。然而由于获取的原始点云数据通常含有部分重叠、遮挡和嘈杂等干扰，点云局部特征的高鉴别和强鲁棒描述仍是一个具有挑战性的任务。
[0003]近二十年来，研究人员提出了很多局部特征描述符，试图解决这一难题。这些局部特征描述符的分为基于法向量的、基于局部参考框架(Local Reference Frame，简称LRF) 的和基于局部参考轴(Local Reference Axis，简称LRA)的三类特征描述符。基于法向量的局部特征描述符使用可重复性较低的法向量作为LRA，导致这类算法的鲁棒性较低，且对噪声和点云变化分辨率敏感。基于LRF的特征描述符虽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于局部曲面变化信息的三维特征描述符的创建方法，其特征在于：用于实现对局部曲面几何和空间信息的联合编码，该创建方法包括以下步骤：步骤1、局部特描述符计算，将点云关键点邻域的几何和空间信息编码为一个高维向量，具体步骤为：步骤1.1、给定点云或曲面，通过kd_tree技术获取关键点p在支持半径球形邻域内的点；步骤1.2、为关键点p的球形邻域建立LRA；步骤1.3、将局部空间沿着径向方向均匀划分成若干个子空间；步骤1.4、对于每个子空间内的点，编码包含四个角度属性和一个曲率属性的共五个几何属性；步骤1.5、在沿着径向划分的各个子空间中，分别生成五个几何属性对应的统计直方图，并分别进行归一化为1处理；步骤1.6、用不同权重将五个子直方图加权连接成最终的LSVSH直方图；步骤2、对应关系估计，根据特征描述符的相似程度找到不同点云上的匹配点对，同时使用一定的约束筛选条件滤除错误的匹配点，具体步骤为：步骤2.1、分别在模型点云和场景点云中提取一定数量的关键点，并生成对应的特征描述符；步骤2.2、在场景特征中寻找与每个模型特征欧氏距离最近和次近的两个场景特征，如果最近距离和次近距离的比值小于某一设定的阈值，则认为该模型特征与最近的场景特征构成一个匹配对；步骤2.3、如果某一组特征匹配对所对应特征点之间的距离足够小则认为这组特征匹配对是正确的匹配对，反之则视为是错误的匹配对。2.根据权利要求1所述的一种基于局部曲面变化信息的三维特征描述符的创建方法，其特征在于：步骤1.2中，为关键点p的球形邻域建立LRA的具体步骤为：步骤1.2.1、给定关键点p和R
LRA
，得到R
LRA
所确定球形区域内的点集，定义为Q
LRA
＝{q1,q2,q3,...,q
n
}，其中n为p的邻域点个数；步骤1.2.2、设为Q
LRA
中所有邻域点的坐标均值，基于对Q
LRA
进行协方差分析，其协方差矩阵cov(p)可计算为：式中q
j
表示第j个邻域点，n为p邻域点个数；步骤1.2.3、计算cov(p)最小特征值对应的特征向量LRA(p)，并通过以下公式校正LRA(p)的方向：式中LRA(p)为p点LRA的方向，“·”表示两个向量之间的点积，n为Q
LRA
中点的数量，n(q
i
)为第j个邻域点的法向量。
3.根据权利要求2所述的一种基于局部曲面变化信息的三维特征描述符的创建方法，其特征在于：步骤1.3中，将局部空间沿着径向方向均匀划分成若干个子空间的具体步骤为：步骤1.3.1、给定点云或曲面区域、支撑半径R
descriptor
，提取关键点p的球形邻域内的点集，定义为Q
descriptor
＝{q1,q2,q3,...,q
k
}，其中k为邻域点个数；步骤1.3.2、采用步骤1.2中的方法生成关键点p处的局部LRA；步骤1.3.3、生成p的局部空间后，将局部空间沿着径向方向均匀划分成N
r
个子空间；步骤1.3.4、对于每个子空间内的点，编码五个几何属性其中α、β、η和δ是四个角度属性，取值范围为[0,180
°
]，是曲率属性，取值范围为[0,1]。4.根据权利要求3所述的一种基于局...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁栋，吴鹏鹏，赵宝，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：