[发明专利]三维点云匹配方法和装置

权利要求书

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；其中，所述三维坐标系的三个坐标轴分别垂直于目标物主体的三条边；

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；

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云进行匹配；

S3：针对所述调节点云所在的坐标系中的反向坐标轴，均执行：

针对所述调节点云所包括的每一个坐标点，根据所述反向坐标轴和该坐标点的坐标值计算该坐标点的坐标替换值；将该坐标点的坐标值替换为所述坐标替换值，其中，该反向坐标轴与所述标准点云所在的坐标系中对应的坐标轴的方向不同，返回S1。

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，p_i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。