[发明专利]一种基于三维点云的局部特征描述方法

权利要求书

1.一种基于三维点云的局部特征描述方法，其特征在于，包括以下步骤：

从场景点云中提取若干特征点，以每个特征点为中心，根据其球邻域内的点建立三维局部坐标系；

将特征点球邻域内的点变换到该特征点的局部坐标系下，并沿径向对球邻域进行空间区域划分；

针对每个被划分的空间区域，计算位于其中的每个点与坐标系x轴和z轴的夹角余弦值α和β，并将它们分别映射到两个独立的一维直方图；

将所有区域的一维直方图串联起来，并除以该特征点球邻域内点的总数进行归一化进而得到最终的三维局部特征描述。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维点云的局部特征描述方法，其特征在于所述根据其球邻域内的点建立三维局部坐标系包括以下步骤：

给定一个特征点p及其半径为R的球邻域点集合S(p)＝{q₁,q₂,...,q_n}，满足||q_i-p||₂≤R，其中n代表球邻域内点的数量；

首先，以特征点p为局部坐标系原点，按如下公式计算加权协方差矩阵C：

其中，p＝(x,y,z)^T,q_i＝(x_i,y_i,z_i)^T,d_i＝||q_i-p||₂，(x,y,z)^T为特征点p的三维坐标，(x_i,y_i,z_i)^T表示特征点p的第i个邻域点的三维坐标；

然后对矩阵C进行特征值分解：

CV＝EV, (2)

其中，E＝diag{λ₁,λ₂,λ₃}，λ_k,k＝1,2,3是矩阵C的3个特征值，矩阵V＝{v₁,v₂,v₃}，v_k,k＝1,2,3分别是每个特征值对应的特征向量；

按照特征值的绝对值大小进行降序排列，记最小特征值对应的特征向量为v_z；则局部坐标系的z轴由如下公式确定：

其中，当且仅当否则为0；

记最大特征值对应的特征向量为v_x；局部坐标系的x轴由下面的公式确定：

最后，局部坐标系的y轴为z×x。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维点云的局部特征描述方法，其特征在于，所述将特征点球邻域内的点变换到该特征点的局部坐标系下包括以下步骤：

q′_i＝[x,y,z](q_i-p),i＝1,2,...,n (5)

以特征点为坐标原点的邻域点集为Q(p)＝{q′₁,q′₂,...,q′_n}；然后沿径向将球邻域均匀划分为N_r份。