[发明专利]一种基于零阶球谐函数的物体检测与识别方法

摘要

本发明涉及一种基于零阶球谐函数的物体检测与识别的方法，其技术特点在于：包括以下步骤：步骤1、将待测点云进行球坐标转化；步骤2、将标准点云和待测点云的球坐标进行转化后，分别计算标准点云和待测点云的SRT结果；步骤3、根据待测点云计算结果遍历标准库中每一个点云存储的SRT值，计算不同物体标准点云和待测点云基于SRT零阶向量的欧氏距离，通过阈值进行判断可得出待测物体的检测识别结果与分类信息，并可根据不同物体点云间的欧氏距离的大小，得出物体间的相似程度。本发明的时间复杂度能够满足实时性的要求，可以实时分析扫描到的点云信息。

主权项

1.一种基于零阶球谐函数的物体检测与识别的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、输入待测点云，并将该待测点云进行球坐标转化；步骤2、将标准点云和待测点云的球坐标进行转化后，分别计算标准点云和待测点云的SRT结果，SRT是点云通过零阶球谐函数计算后得到的点云描述向量；步骤3、根据待测点云的SRT计算结果遍历标准库中每一个点云存储的SRT值，计算标准点云和待测点云基于SRT零阶向量的欧氏距离，通过预设的阈值T进行判断可得出待测物体的检测识别结果与分类信息，并可根据不同物体点云间的欧氏距离d的大小，得出物体间的相似程度，如果d≤T则可认为两模型相互匹配，当待测模型识别成功或点云库遍历结束时停止检索；所述步骤1的具体方法为：利用待测点云数据描述某一物体，并对待测点云进行平移，将待测点云的质心与坐标原点重合，然后根据如下公式1所示的转换方法定义出一个球函数，在球坐标系下根据拉普拉斯方程的Legendre扩展，完成待测点云的球坐标转化：将具有N个顶点的三维点云的每一个点通过公式1从笛卡尔坐标系(x_i，y_i，z_i)，i∈[1，N]转换为球坐标系其中R为当前点到原点的距离，θ为当前点与Z轴的夹角，为当前点与Y轴的夹角；所述公式1如下所示：所述步骤2的具体步骤包括：(1)把N个顶点的代入球谐函数中，利用1阶m次球谐波函数逼近原模型，1为球谐函数的阶数，m为‑1＜m＜1的整数，然后我们可以得到期望值E，即如下所示公式2：其中，C_j是点云模型的球谐系数，为C_j对应的球谐函数；(2)将公式2中的期望表达式对C_k求偏导数，k∈[0，1，2，...，(l+1)²‑1]，获得如下所示公式3：其中，为C_k对应的球谐函数；(3)将公式3中的偏导数方程的值设为0，可得驻点方程，即如下所示公式4：(4)为了简化计算表达，我们可以假设，即如下所示公式5：那么公式4中的驻点方程可改写为内积形式，即如下所示公式6：(5)将公式6中的内积方程展开为矩阵方程，即如下所示公式7：(6)求解公式7的矩阵方程可以求得模型的球谐扩展系数并通过零阶球谐系数C₀与零阶球谐函数可拟合出点云向量描述形式，即如下所示公式8：其中，SRT为最终的点云的描述向量。