[发明专利]一种基于SGH描述3D局部特征的3D形状匹配方法及装置有效

专利信息
申请号: 201980002897.2 申请日: 2019-12-09
公开(公告)号: CN113302662B 公开(公告)日: 2023-05-30
发明(设计)人: 李东;敖晟;田劲东;田勇 申请(专利权)人: 深圳大学
主分类号: G06T17/00 分类号: G06T17/00;G06T17/30;G06T7/00
代理公司: 深圳中一联合知识产权代理有限公司 44414 代理人: 颜思晨
地址: 518000 广东*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 sgh 描述 局部 特征 形状 匹配 方法 装置
【说明书】:

一种基于SGH描述3D局部特征的3D形状匹配方法和装置。其中方法包括:对特征点的球形邻域既做了空间划分又做了几何划分,对特征点的球形邻域既做了径向划分、方位角划分还做了仰角划分,对特征点的球形邻域既做了偏离z轴角度的偏向角划分又做了偏离x轴角度的偏向角划分;在对球形邻域的z轴偏向角进行划分时,越靠近z轴的正方向偏向角的划分越精细;对每一个邻域点采用了对离邻域点最近的两个相邻分区进行加权计算贡献值的方式。

技术领域

本申请属于3D形状匹配领域,尤其涉及一种基于SGH描述3D局部特征的3D形状匹配方法及装置。

发明背景

随着三维扫描建模和三维重建技术的不断发展,3D目标识别已经成为计算机视觉领域的一个研究热点,并在智能监控、电子商务、机器人、生物医学等方面有着广泛地应用。3D形状匹配,作为3D目标识别中最为重要的环节,主要包括基于全局特征的3D形状匹配方法和基于局部特征的3D形状匹配方法。虽然基于全局特征的3D形状匹配方法速度快,但是基于局部特征的3D形状匹配方法对遮挡和杂乱更加鲁棒,并且能够使后续的姿态估计更为精确。

3D局部特征描述符作为基于局部特征算法的核心部分,是3D计算机视觉中的关键问题。该方法的原理是将兴趣点邻域内的几何和/或空间信息编码成高维向量。为了保持对遮挡和杂乱的区分性和鲁棒性,很多局部描述符已经被提出来并进行了广泛的研究。这些局部特征描述符可以被分类为两大类:基于局部参考轴(LRA)的局部特征描述符和基于局部参考坐标系(LRF)的局部特征描述符。然而,局部参考轴仅包含单个定向轴通常是编码局部表面的几何属性,只能提供径向和仰角方向的信息,这会导致描述符缺乏足够的细节信息。相反,基于局部参考坐标系的特征描述符利用三个正交轴可以充分地编码支撑域内的空间分布和/或几何信息,不仅具有旋转不变性而且还极大地增强了3D特征描述符的区分性。

在基于局部参考坐标系的特征描述方法中,描述性和鲁棒性被认为是3D局部特征描述符的两个最重要的属性。如果特征描述符能够表征局部表面的主要信息,则它是可描述的,也就是说,它应该提供足够丰富的描述来区分不同的局部表面。如果特征描述符对许多干扰不敏感(例如,噪声和网格分辨率的变化),则该描述符是鲁棒的。因此,如何设计描述符的结构以及选择怎样的参数成了相关领域各个技术人员所讨论的重点。然而,现有的局部特征描述符的性能会存在一些不足之处,例如,会存在所设计的描述符只能应用于特定场景、描述符的描述性不足以描述所有的局部表面信息,由于对噪声和网格分辨率敏感从而会降低描述精度等。

发明内容

为了解决以上技术问题,本申请提出了以下技术方案。

根据本申请的第一方面,提出了一种基于SGH描述3D局部特征的3D形状匹配方法,所述方法包括:

获取现实场景的3D点云;

获取所述现实场景的3D点云的特征点p;

为所述特征点p的球形邻域建立局部参考坐标系,其中所述球形邻域的原点与所述特征点p重合并具有大小为R的支撑半径,所述局部参考坐标系的原点与所述特征点p重合并具有正交归一化的x轴、y轴和z轴;

基于所述局部参考坐标系,建立3D局部特征描述符并对所述球形邻域内的空间信息进行编码,以获得所述球形邻域内的3D局部表面信息;以及

将所述球形邻域内的3D局部表面信息与目标物体的3D局部表面信息进行匹配,以进行3D形状匹配;

其中,所述基于所述局部参考坐标系建立3D局部特征描述符并对所述第一球形邻域内的空间信息进行编码包括:

以所述球形邻域的原点为中心沿着径向方向将所述球形邻域划分成多个径向分区;

以所述z轴为中心轴将所述球形邻域划分成多个方位角分区;

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