[发明专利]一种基于Loam曲率加权的点集刚体配准方法

权利要求书

1.一种基于Loam曲率加权的点集刚体配准方法，其特征在于：该点集刚体配准方法包括以下步骤：

1)首先获取待配准点集的坐标信息；然后基于各点的位置信息以及各点的邻域点集提取各点的Loam曲率特征值；

首先获取待配准点集的形状点集和模型点集中各点的二维空间中的坐标信息，其中，为形状点集X中的第i个点，N_x为形状点集中点的个数，为模型点集Y中第i个点，N_y为模型点集中点的个数，而后提取形状点集X和模型点集Y中各点的Loam曲率特征：对于形状点集X中的点寻找形状点集中距离该点小于γ的点并将其组织为的点的邻域点集S，基于如下的公式计算点的Loam曲率特征值：

其中：γ为点到其邻域点集中其他点的最长距离，c(x_i)为点的Loam曲率特征值，|S|为邻域点集中点的个数，为形状点集X中的第i点的坐标向量的模长；同理，模型点集Y中的每一个点的Loam曲率特征采用同样的方法取得；

2)根据对应点间的曲率关系对各点对分配配准权重建立加权目标函数；

根据点集的二维空间坐标信息与步骤1)所得到的各点的Loam曲率特征信息，建立基于Loam曲率的权重系数的点集配准加权目标函数；点集配准加权目标函数如下：

s.t.R^TR＝I₂,det(R)＝1

其中，为形状点集X中第i个点，为模型点集Y中与点对应的点，R为旋转变换矩阵，为平移变换向量，R^T为旋转变换矩阵的转置矩阵，I₂为二维单位向量，det(R)为旋转变换矩阵的行列式，为点处的Loam曲率特征值，为点处的Loam曲率特征值，σ为核参数，N_x为形状点集中包含的点的个数，N_y为模型点集中包含的点的个数；

3)将步骤2)中的点集配准加权目标函数引入迭代最近点算法的迭代框架，实现点集间的精确配准。

2.根据权利要求1所述一种基于Loam曲率加权的点集刚体配准方法，其特征在于：所述步骤3)包括以下具体步骤：

3.1)基于迭代最近点算法建立形状点集和模型点集之间的对应关系；对应关系公式如下：

其中，d_k(i)代表第k次迭代得到的点集间对应关系，R_k-1、分别代表上一次迭代得到的旋转、平移变换参数，N_x为形状点集中点的个数，N_y为模型点集中点的个数，当前循环中的形状点集和模型点集间的对应关系是利用基于德劳内三角化的最近点搜索获取的；

3.2)经过步骤2)后，利用3.1)求得的对应关系，最小化下述的使用Loam曲率的加权目标函数，求取刚体变换

其中：R_k为第k次迭代得到的旋转矩阵，为第k次迭代得到的平移向量；

3.3)迭代上述的步骤3.1)和3.2)，直到形状点集与模型点集的对应点对之间的均方误差小于给定的阈值或迭代次数达到设定上限；将迭代输出的最优的刚体变换参数施加到形状点集上进行空间映射，最终完成形状点集与模型点集的配准。