[发明专利]一种基于点对变换特征的三维局部表面描述方法和系统

权利要求书

1.一种基于点对变换特征的三维局部表面描述方法，其特征在于，包括：

S1.获取待处理的三维点云并进行预处理，得到每个点对应的法向量和多个关键点集；

S2.提取每个关键点在设定半径邻域内的局部点云；

S3.对每个关键点计算其与局部点云中所有点对的几何特征，根据该几何特征将所有点对划分为多个子集；其中，几何特征包括：关键点到点对的距离、关键点与点对所构成的两条直线的夹角；

S4.将点对中法向量与点对之间线段所成角度较小值对应的点作为源点，将另一点作为目标点，分别构建源点坐标系和目标点坐标系；

其中，源点坐标系的构建过程为：以源点作为源点坐标系的原点；将从关键点指向源点的单位向量u_i作为源点坐标系的x轴，将对u_i和源点法向量利用右手法则得到的单位向量v_i作为y轴，将对u_i和v_i利用右手法则得到的单位向量w_i作为z轴；目标点坐标系构建过程同理；

S5.将源点坐标系和目标点坐标系之间的变换矩阵中的旋转矩阵所对应的三个欧拉角，以及源点到目标点的欧氏距离分别作为四个点对变换特征；

S6.将四个点对变换特征组成多个二维特征空间并离散化，统计点对分布信息，生成三个点对变换特征直方图。

2.根据权利要求1所述的一种基于点对变换特征的三维局部表面描述方法，其特征在于，预处理过程具体包括：

对三维点云建立k维树；

对三维点云中的每个点利用建立的k维树搜索K个近邻点，利用K个近邻点对每个点进行法向量方向和符号的计算；

对三维点云降采样，获得设定数量的关键点。

3.根据权利要求2所述的一种基于点对变换特征的三维局部表面描述方法，其特征在于，采用主成分分析方法对每个点进行法向量方向和符号计算。

4.根据权利要求1所述的一种基于点对变换特征的三维局部表面描述方法，其特征在于，步骤S3中，将所有点对划分为四个子集。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于点对变换特征的三维局部表面描述方法，其特征在于，步骤S6具体为，将四个点对变换特征组成构成三个特征空间(f₁,f₂)、(f₁,f₃)、(f₁,f₄)并离散化，统计点对分布信息，生成三个点对变换特征直方图；

其中，d表示源点到目标点的欧氏距离，α、β、γ分别表示旋转矩阵所对应的三个欧拉角。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于点对变换特征的三维局部表面描述方法，其特征在于，所述方法还包括:对每个点对变换特征直方图进行归一化处理，将多个子集对应的点对变换特征直方图依次串联，生成描述该关键点三维局部表面的特征向量。

7.一种基于点对变换特征的三维局部表面描述系统，其特征在于，包括：计算机可读存储介质和处理器；

所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；

所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行权利要求1至6任一项所述的基于点对变换特征的三维局部表面描述方法。