到的三個特征向量的值。
[0109] 排序模塊662,用于將所述特征向量按照從大到小的順序排序，分別作為局部參考 系的橫滾軸X，航向軸y，俯仰軸z。
[0110] 去二義性計算模塊663,用于對齊做去二義性計算，得到局部參考系。
[0111] 一個優(yōu)選的實施例，本發(fā)明實施例裝置中，第一計算單元60A具體用于：
[0112] 確定在體元素的點所在的局部參考系的橫滾軸與所述局部特征點所在坐標(biāo)系的 橫滾軸之間的角度α、所述局部參考系的航向軸與所述局部特征點所在坐標(biāo)系的航向軸之 間的角度β以及所述局部參考系的俯仰軸與所述局部特征點所在坐標(biāo)系的俯仰軸之間的 角度Θ。
[0113] 分別計算所述角度α、β、Θ的余弦值，cos a、cos β以及cos Θ。
[0114] 求平均值，得到所述體元素的點的角度信息
[0115] P
[0116] -個優(yōu)選的實施例，本發(fā)明實施例裝置中，第二計算單元60Β具體用于：
[0117] 計算κ (p，) = <ρ-ρ'，Ν(ρ)_Ν(ρ')>，其中，ρ表示所述待提取的局部特征 點，Ρ'表示所述體元素的點，N(p)，N(ρ'）分別表示點ρ和ρ'的法線；
[0118] 根據(jù)公式（2)計算凹凸信息D ;
[0119]
[0120] -個優(yōu)選的實施例，統(tǒng)計單元61具體用于：根據(jù)第二計算單元60Β計算得到的凹 凸信息D，以及第一計算單元60Α計算得到的角度信息τ，結(jié)合公式（3)計算每個所述體元 素--對應(yīng)的直方圖Φ。
[0121] Φ = D( τ +1)......⑶。
[0122] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認(rèn)定本發(fā) 明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【主權(quán)項】
1. 一種三維點云的局部特征提取方法，包括：其特征在于，包括： 分別計算待提取的局部特征點與預(yù)設(shè)的點云球體中每個體元素的點的角度信息以及 計算所述待提取的局部特征點與每個所述體元素的點之間的曲面的凹凸信息，所述預(yù)設(shè)的 點云球體中包含若干個體元素，所述體元素與所述待提取局部特征點相鄰； 根據(jù)所述角度信息以及所述凹凸信息進行直方圖統(tǒng)計，生成與每個所述體元素一一對 應(yīng)的直方圖； 將與預(yù)設(shè)的點云球體中各個所述體元素一一對應(yīng)的各個直方圖連接，得到提取向量； 對所述提取向量進行指數(shù)歸一化處理以及第二范式歸一化處理。2. 如權(quán)利要求1所述的三維點云的局部特征提取方法，其特征在于，所述分別計算待 提取的局部特征點與預(yù)設(shè)的點云球體中每個體元素的點的角度信息以及計算所述待提取 的局部特征點與每個所述體元素的點之間的曲面的凹凸信息之前包括： 構(gòu)建一個以所述待提取的局部特征點為球心，預(yù)設(shè)長度為半徑的點云球體； 沿方向角、仰角和以及所述點云球體的半徑，將所述點云球體進行分割，得到若干個與 所述待提取局部特征點相鄰的體元素。3. 如權(quán)利要求2所述的三維點云的局部特征提取方法，其特征在于，所述分別計算待 提取的局部特征點與預(yù)設(shè)的點云球體中每個體元素的點的角度信息以及計算所述待提取 的局部特征點與每個所述體元素的點之間的曲面的凹凸信息之前包括： 確定每個體元素的點所在的局部參考系，具體包括： 根據(jù)公式（1)計算協(xié)方差矩陣M :其中，R表示點云球體的半徑，P'表示體元素的點，P表示局部特征點，di = I |p'-p| |2，對矩陣M進行特征分解，得到的三個特征向量的值； 將所述特征向量按照從大到小的順序排序，分別作為局部參考系的橫滾軸X，航向軸 y，俯仰軸z ; 對齊做去二義性計算，得到體元素的點所在的局部參考系。4. 如權(quán)利要求3所述的三維點云的局部特征提取方法，其特征在于，所述分別計算待 提取的局部特征點與預(yù)設(shè)的點云球體中每個體元素的點的角度信息包括：確定在體元素的 點所在的局部參考系的橫滾軸與所述局部特征點所在坐標(biāo)系的橫滾軸之間的角度α、所述 局部參考系的航向軸與所述局部特征點所在坐標(biāo)系的航向軸之間的角度β以及所述局部 參考系的俯仰軸與所述局部特征點所在坐標(biāo)系的俯仰軸之間的角度Θ ; 分別計算所述角度α、β、Θ的余弦值，coa a、cos β以及cos Θ ; 求平均值，得到所述體元素的點的角度信息 CN 105160344 A _權(quán)利要求書_ _2/3 頁所述計算所述待提取的局部特征點與每個所述體元素的點之間的曲面的凹凸信息包 括： 計算K (p，p< ) =<p-p<，N(P)-N(P') >，其中，P表示所述待提取的局部特征點， P'表示所述體元素的點，N(p)，N(p'）分別表示點p和p'的法線； 根據(jù)公式（2)計算凹凸信息D ;5. 如權(quán)利要求4所述的三維點云的局部特征提取方法，其特征在于，根據(jù)所述角度信 息以及所述凹凸信息進行直方圖統(tǒng)計包括： 根據(jù)所述凹凸信息D，以及所述角度信息τ，結(jié)合公式（3)計算每個所述體元素一一對 應(yīng)的直方圖Φ ; Φ = D( τ +1)......(3) 〇6. -種三維點云的局部特征提取裝置，其特征在于，包括： 第一計算單元，用于分別計算待提取的局部特征點與預(yù)設(shè)的點云球體中每個體元素的 點的角度信息，以及，第二計算單元，用于計算所述待提取的局部特征點與所述體元素的點 之間的曲面的凹凸信息，所述預(yù)設(shè)的點云球體中包含若干個體元素，所述體元素與所述待 提取局部特征點相鄰； 統(tǒng)計單元，用于根據(jù)所述第一計算單元計算得到的角度信息以及所述第二計算單元計 算得到的所述凹凸信息進行直方圖統(tǒng)計，生成與每個所述體元素一一對應(yīng)的直方圖； 向量提取單元，用于將所述統(tǒng)計單元統(tǒng)計出的與所述預(yù)設(shè)的點云球體中各個所述體元 素一一對應(yīng)的各個直方圖連接，得到提取向量； 歸一化處理單元，用于對所述向量提取單元提取得到的所述提取向量進行指數(shù)歸一化 處理以及第二范式歸一化處理。7. 如權(quán)利要求6所述的三維點云的局部特征提取裝置，其特征在于，還包括：構(gòu)建單 元，用于構(gòu)建一個以所述待提取的局部特征點為球心，預(yù)設(shè)長度為半徑的點云球體； 分割單元，用于沿方向角、仰角和以及所述點云球體的半徑，將所述點云球體進行分 害J，得到若干個與所述待提取局部特征點相鄰的體元素。8. 如權(quán)利要求7所述的三維點云的局部特征提取裝置，其特征在于，還包括：確定單 元，用于確定每個體元素的點所在的局部參考系，具體包括： 計算模塊，用于根據(jù)公式（1)計算協(xié)方差矩陣M :其中，R表示點云球體的半徑，Ρ'表示體元素的點，P表示局部特征點，di = I |ρ'-ρ| |2， CN 105160344 A _權(quán)利要求書_ _3/3 頁分解模塊，用于對矩陣M進行特征分解，得到的三個特征向量的值； 排序模塊，用于將所述特征向量按照從大到小的順序排序，分別作為局部參考系的橫 滾軸X，航向軸y，俯仰軸z ; 去二義性計算模塊，用于對齊做去二義性計算，得到局部參考系。9. 如權(quán)利要求8所述的三維點云的局部特征提取裝置，其特征在于，所述第一計算單 元具體用于： 確定在體元素的點所在的局部參考系的橫滾軸與所述局部特征點所在坐標(biāo)系的橫滾 軸之間的角度α、所述局部參考系的航向軸與所述局部特征點所在坐標(biāo)系的航向軸之間的 角度β以及所述局部參考系的俯仰軸與所述局部特征點所在坐標(biāo)系的俯仰軸之間的角度 Θ ; 分別計算所述角度α、β、Θ的余弦值，cos a、cos β以及cos Θ ; 求平均值，得到所述體元素的點的角度信息所述第二計算單元具體用于：計算K (p，p< ) =<ρ-ρ<，Ν(Ρ)-Ν(Ρ') >，其中，P表 示所述待提取的局部特征點，Ρ'表示所述體元素的點，N(p)，N(ρ'）分別表示點ρ和ρ'的 法線； 根據(jù)公式（2)計算凹凸信息D ;10. 如權(quán)利要求9所述的三維點云的局部特征提取裝置，其特征在于，所述統(tǒng)計單元 具體用于：根據(jù)所述凹凸信息D，以及所述角度信息τ，結(jié)合公式（3)計算每個所述體元素 一一對應(yīng)的直方圖Φ ; Φ = D( τ +1)......(3) 〇
【專利摘要】本申請?zhí)峁┑娜S點云的局部特征提取方法及裝置，基于與每個體元素的點對應(yīng)的局部參考系來計算待提取特征點與相鄰體元素的點的角度信息和凹凸信息，能夠準(zhǔn)確的計算兩點之間的特征關(guān)系，具有平移、旋轉(zhuǎn)不變的性質(zhì)，并且由于提取同時將局部點云的凹凸信息包含進去，解決了以往3D局部特征描述時忽略凹凸二義性而導(dǎo)致提取不準(zhǔn)的問題。在歸一化處理時，采用指數(shù)歸一化處理及第二范式歸一化處理，解決了特征提取時，向量中少量元素過大或過小所導(dǎo)致的相似度計算不準(zhǔn)確的問題，從而能提高所提取的三維局部特征的準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G06K9/46
【公開號】CN105160344
【申請?zhí)枴緾N201510340617
【發(fā)明人】王文敏, 鎮(zhèn)明敏, 王榮剛, 李革, 董勝富, 王振宇, 李英, 高文
【申請人】北京大學(xué)深圳研究生院
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年6月18日