[发明专利]一种3D点云物体的快速检测方法

权利要求书

1.一种3D点云物体的快速检测方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

步骤1：获取三维场景的三维点云数据，下采样待检测物体的三维点生成变密度同心箱模型；

步骤2：计算变密度同心箱模型和数据库中待检测物体的三维点的法向量；

步骤3：下采样变密度同心箱模型和数据库中待检测物体的三维点，将下采样后的三维点作为关键点，并生成其各自的边缘直方图描述符；

所述边缘直方图描述符用来描述关键点的法向量信息；

步骤4：生成变密度同心箱模型和数据库中待检测物体的所有关键点的局部参考坐标系；

步骤5：进行关键点匹配；

步骤6：进行相似性分析，最终发现待检测物体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中变密度同心箱模型生成步骤具体为：

子步骤11：生成一个体积为S₀的箱子，设为0级同心箱；S₀为覆盖住待检测物体的最小体积；

子步骤12：对0级同心箱内的待检测物体的三维点云数据进行下采样，得到体积为S_m的m级同心箱；

子步骤13：依次对0级和k级同心箱之间的待检测物体的三维点云数据进行下采样，得到m+1个同心箱，其中，k＝1，…，m；

其中，k级同心箱的体积为其所包围的待检测物体的三维点云数据的密度为d_k：d_k＝d₀+k(d_m-d₀)/m，d₀为0级同心箱与1级同心箱之间所包围的待检测物体的三维点云数据的密度，d_m为m级同心箱所包围的待检测物体的三维点云数据的密度；

同心箱的体积由0级到m级逐渐减小；

同心箱所包围的检测物体的三维点云数据的密度由0级到m级逐渐增大；

子步骤14：得到的m+1个同心箱构成变密度同心箱模型；

所述变密度同心箱模型的同心箱中心为F(0，0，0)，位于m+1个同心箱的中心；F＝F'-S₀/2，F′是场景坐标系的同心箱中心；F'＝δ_m+S_m/2，δ_m为m级同心箱与m-1级同心箱之间的距离差；k级同心箱与k-1级同心箱之间的距离差为δ_k：δk=k(S0-Sm+2F)2m,]]>δ_k∈R³。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤6中进行相似性分析后若没有发现待检测物体，则引入扩张因子G，通过扩大同心箱体积等级来增加其包围的三维点的数量，返回步骤2重新对待检测物体进行检测；

所述扩大同心箱体积等级具体是：使扩大后的0级同心箱的体积不变，m级同心箱的密度不变，扩大后的m-j′级同心箱的密度变得和扩大前m-j′+1级同心箱密度一样，j′＝1，2，…，m-1。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述扩张因子G＝(S_x，S_y，S_z)∈R³，其中S_x，S_y，S_z分别为x轴，y轴和z轴方向的比例因子；

k级同心箱在x轴方向上的体积扩张公式为：

Skx′=Skx+2(e1Skx-e-1Sx)δkx]]>

其中，S_kx表示x轴方向上k级同心箱体积的大小；S′_kx表示扩张后的x轴方向上k级同心箱体积的大小；δ_kx表示x轴方向上k级同心箱与k-1级同心箱之间的距离差；

k级同心箱在y轴方向上的体积扩张公式为：

Sky′=Sky+2(e1Sky-e-1Sy)δky]]>

其中，S_ky表示y轴方向上k级同心箱体积的大小；S′_ky表示扩张后的y轴方向上k级同心箱体积的大小；δ_ky表示y轴方向上k级同心箱与k-1级同心箱之间的距离差；

k级同心箱在z轴方向上的体积扩张公式为：

Skz′=Skz+2(e1Skz-e-1Sz)δkz]]>

其中，S_kz表示z轴方向上k级同心箱体积的大小；S′_kz表示扩张后的z轴方向上k级同心箱体积的大小；δ_kz表示z轴方向上k级同心箱与k-1级同心箱之间的距离差。