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专利号: 2020103195825
申请人: 青岛联合创智科技有限公司
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:2026-06-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种点云特征点描述子的计算方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一,选取中心点Pc,以该点为球心,r为半径,形成球形区域S1;求球形区域S1内所有邻域点组成的多面体的质心Pc'的坐标;

步骤二,在球形区域S1内重新划分一个同心的球形区域S2,球形区域S2的半径小于球形区域S1的半径,并求球形区域S2内所有邻域点组成的多面体的质心Pc”的坐标;

步骤三,在Pc、Pc'、Pc”三个点组成的平面内建立坐标系,坐标系原点为Pc点,X轴的方向是点Pc指向Pc'的方向,Y轴的方向是垂直于X轴且靠近Pc”的方向,根据X、Y轴建立右手坐标系,Z轴的方向也唯一确定;

步骤四,将球形区域S1内所有点的坐标都转换到新建的坐标系下,然后将所有的邻域点分别和球心Pc连接组成向量,将所有的向量都分别求出和X、Y、Z轴的夹角α、β、γ,求得一个直方图,即一个125维的向量;

步骤五,在新的坐标系下,求出所有的向量的模长,求得另一个直方图,即一个25维的向量;

步骤六,将两个直方图合并成一个,最终得到一个150维的向量,该向量即为中心点Pc的特征描述子。

2.根据权利要求1所述的一种点云特征点描述子的计算方法,其特征在于,步骤一中,Pn是球心Pc(x1,y1,z1)的所有的邻域点,设第i个邻域点Pni的坐标为(xni,yni,zni),则质心Pc'(x2,y2,z2)的坐标为:其中,k为邻域点Pn的个数。

3.根据权利要求2所述的一种点云特征点描述子的计算方法,其特征在于,步骤二中,初始设定球形区域S2的半径为球形区域S1的半径的一半,设球形区域S2内第j个邻域点Pnj的坐标为(xnj,ynj,znj),则质心Pc”(x3,y3,z3)的坐标为:其中,m为球形区域S2内包含的邻域点的个数,若m<3,则扩大球形区域S2的半径,直至m≧3。

4.根据权利要求3所述的一种点云特征点描述子的计算方法,其特征在于,步骤三中,三点坐标如下:Pc(x1,y1,z1),Pc'(x2,y2,z2),Pc”(x3,y3,z3),做向量平面法线和这两个向量垂直,因此法

向量

a=(y2-y1)(z3-z1)-(y3-y1)(z2-z1)b=(x3-x1)(z2-z1)-(x2-y1)(z3-z1)c=(x2-x1)(y3-y1)-(x3-x1)(y2-y1)则平面方程为:

a(x-x1)+b(y-y1)+c(z-z1)=0

简化为:

ax+by+cz+d=0

其中:

d=-a·x1-b·y1-c·z1

设坐标系原点为Pc,X轴的方向向量为 Z轴的方向向量为 则Y轴的方向向量为:由此,新的坐标系建立完成。

5.根据权利要求4所述的一种点云特征点描述子的计算方法,其特征在于,步骤四中,新建的坐标系将空间分成8个象限,则球形区域S1内的所有的邻域点Pn被分割到8个象限当中,设某个邻域点Pt和球心Pc组成的向量为vt,方向是由Pc指向Pt,X,Y,Z三个坐标轴的方向向量为i,j,k;

求向量vt和X轴组成的夹角α,公式如下:

同理,再分别求出向量vt和Y轴组成的夹角β,和Z轴组成的夹角γ:由上述公式求出球形区域S1内所有邻域点Pn的三个角度,每个角度的取值范围是[0,

360°],然后每72°为一个格,将其均分成5格,则α,β,γ各分成5格,总共有5×5×5个格子,每个格子里面默认的值是0,每个邻域点Pn都会有对应的格子,然后对应的格子的值加1/k,k为球形区域S1内邻域点Pn的个数;最后,将所有的邻域点Pn都放到对应的格子里面,最终得到一个直方图,即一个125维的向量。

6.根据权利要求5所述的一种点云特征点描述子的计算方法,其特征在于,步骤五中,在新的坐标系下计算向量vt(xt,yt,zt)的模长的方法如下:其模长的取值范围为[0,r],其中,r为球形区域S1的半径,然后将[0,r]均分成25个初始值为0的格子,每个邻域点Pn的向量的模长都会有对应的格子,对应格子的数值加1/k,k为球形区域S1内邻域点Pn的个数,最后得到另一个直方图,即一个25维的向量。