[发明专利]一种对具有孔洞的三维点云的检测与识别方法

摘要

本发明涉及一种基于零阶球谐函数的针对具有孔洞点云的检测与识别的方法，其技术特点在于：步骤1、利用待测点云数据描述某一物体，完成待测点云的直角坐标系到球坐标系的转换；步骤2、将待测点云与标准数据库中的点云进行快速对齐；步骤3、得到多组点云间对应的局部点云区块对；步骤4、针对每组局部点云区块对，计算SRT结果；步骤5、将每组区块对得出的SRT值与预设的阈值T进行比较，给出识别结果。本发明能够实现对具有孔洞的三维点云的检测与识别。

主权项

1.一种对具有孔洞的三维点云的检测与识别方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、利用待测点云数据描述某一物体，并对待测点云进行平移，将待测点云的质心与直角坐标系的坐标原点重合，完成待测点云的直角坐标系到球坐标系的转换；步骤2、将待测点云与标准数据库中的点云进行快速对齐；步骤3、将对齐后的待测点云按照最小包围盒的范围进行均匀分割，然后读取标准库点云，根据分割位置可以得到多组点云间对应的局部点云区块对；步骤4、针对每组局部点云区块对，计算SRT结果；所述步骤4的具体步骤包括：(1)把N个顶点的代入球谐函数中，利用l阶m次球谐波函数逼近原模型，l为球谐函数的阶数，m为‑l<m<l的整数，可以得到期望值E，即如下所示公式2：其中，C_j是点云模型的球谐系数，为C_j对应的球谐函数；(2)将公式2中的期望表达式对C_k求偏导数，k∈[0,1,2,...,(l+1)²‑1]，获得如下所示公式3：其中，为C_k对应的球谐函数；(3)将公式3中的偏导数方程的值设为0，可得驻点方程，即如下所示公式4：(4)为了简化计算表达，我们可以假设，即如下所示公式5：那么公式4中的驻点方程可改写为内积形式，即如下所示公式6：(5)将公式6中的内积方程展开为矩阵方程，即如下所示公式7：(6)求解公式7的矩阵方程可以求得模型的球谐扩展系数并通过零阶球谐系数C₀与零阶球谐函数可拟合出点云向量描述形式，即如下所示公式8：其中，SRT为最终的点云的描述向量；步骤5、将每组区块对得出的SRT值与预设的阈值T进行比较，如果SRT值小于阈值，则会对待测点云的识别构成投票；若最终投票数与局部点云区块对的个数的比值大于阈值H，则点云识别成功，给出识别结果。