[发明专利]一种基于SFM的点云孔洞修补方法

权利要求书

1.一种基于SFM的点云孔洞修补方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：点云孔洞边界获取：利用在光栅投影中获取的点云二维相位信息来提取点云孔洞边界，首先提取出点云的内外边界点；第二步去除点云的外边界点；

步骤2：对两幅点云进行配准：首先利用基于共面四点集的RANSAC算法进行粗配准，然后利用改进的ICP算法进行精确配准；

步骤3：提取补充点：在完成配准后，利用步骤1中得到的点云孔洞边界，提取出SFM法获取的点云P_s在光栅投影法获取的点云P_w中孔洞区域的补充点IP；

步骤4：利用径向基函数填补点云孔洞区域：首先将孔洞边界点向二维平面投影获取点云边界特征多边形，然后利用边界特征多边形的特征进行插值，获得初始修补点集FP＝{fp_i,i＝1,2,3,...n}，然后根据径向基函数调整初始修补点集从而获得最终修补点集；

步骤4.1：提取孔洞特征多边形：用最小二乘法将步骤1中提取出来的点云孔洞点H＝{h_i，i＝1,2,3...n}投影到二维平面获得投影矩阵PM，形成孔洞特征多边形；

步骤4.2：获取粗修复点：先获取孔洞特征多边形的边长，取边长的均值d作为步长在孔洞区域进行插值从而获得二维平面上的修补点；利用步骤4.1中获取的PM将插值点映射回三维平面，获取粗修复点FP＝{fp_i,i＝1,2,3,...n}；

步骤4.3：修补孔洞：首先对步骤3中添加了信息补充点的点云集合NP建立kd树，然后对FP中任意的一个点fp_i选取k个邻域点，利用RBF函数建立空间曲面，最后根据梯度条件使得fp_i向曲面调整以满足点云表面曲率要求；其中每一点fp_i对应的空间曲面方程为

F(x,y,z)＝p₀+p₁x+p₂y+p₃z+β

其中β为误差项,空间曲面方程的未知数ω_j,p₀,p₁,p₂,p₃可以通过求解公式QA＝B获得；其中A＝[ω₁ ω₂…ω_n p₀ p₁ p₂ p₃]^T B＝[δ₁ δ₂…δ_n 0 0 0 0]^T，实验中δ_i为误差值，δ₁＝δ₂＝...＝δ_n＝0.1，N＝{N_ix，N_iy，N_iz，i＝1,2...，6}，D_ij＝|N_i-N_j|^3/2i＝1,2,...，6,j＝1,2,...6。